Novootkrivene kalcijeve pumpe: ključ mobilne komunikacije!

Novootkrivene kalcijeve pumpe: ključ mobilne komunikacije!

Najnovija istraživanja mehanike prijenosa kalcija u ljudskom tijelu mogla bi imati dalekosežne implikacije za medicinsku znanost. Međunarodni tim predvođen voditeljem studije dr. Uweom Schulteom sa Sveučilišta u Freiburgu nedavno je dekodirao funkcionalni princip kalcijskih pumpi unutar stanice. Ove su pumpe ključne za regulaciju razine kalcija, koja je neophodna i za staničnu komunikaciju i za mnoge fiziološke procese. Rezultati ove studije objavljeni su 20. kolovoza 2025. u stručnom časopisu Nature Communications objavljeno.

Kalcij (cca²⁺) djeluje i kao hranjiva tvar i kao signal u tijelu. Za generiranje ispravnih signala za različite fiziološke reakcije ključna je precizna homeostaza kalcija. Tipovi kalcijeve ATPaze u unutarstaničnim membranama imaju stope izmjene od samo nekoliko desetaka ciklusa u sekundi. Za mjerenje koncentracije kalcija znanstvenici su koristili kalijeve kanale aktivirane kalcijem kao ultrabrze senzore. Na taj su način mogli precizno odrediti brzinu transporta kalcijskih pumpi.

Detaljni rezultati studije

Elektronska mikroskopija staničnih membrana otkrila je gustoće od oko 55 pumpnih kompleksa po kvadratnom mikrometru. Zanimljivo je da kalcijeve pumpe stupaju u interakciju s membranskim lipidom PtdIns(4,5)P2, omogućujući brzo vezanje i otpuštanje kalcijevih iona. Bez ovog vezanja lipida, proces transporta značajno se usporava. Analize mutacija u strukturi pumpe potvrdile su ove nalaze.

Dodatno, istraživači su koristili thapsigargin, poznati inhibitor kalcijske pumpe, da blokiraju mjesto vezivanja PtdIns(4,5)P2. To je znatno ograničilo aktivnost crpljenja. Ovi uvidi u 3D strukturu pumpnih kompleksa i regulacije ovisne o lipidima mogli bi pružiti obećavajuće pristupe za nove lijekove za optimizaciju transporta kalcija i obradu signala, potencijalno za liječenje bolesti povezanih s nedostatkom ili viškom kalcija.

Kontekst i buduće perspektive

Signaliziranje kalcija bitno je ne samo za ljude nego i za druge eukariotske organizme. Rezultati istraživanja pokazuju da transportni mehanizmi Ca²⁺u različitim eukariotskim kraljevstvima evoluirali su evolucijom. Ove su studije važne za razumijevanje izazova i složenosti signaliziranja kalcija u specijaliziranim Ca²⁺-Vezujući proteini i potpisi su definirani. Brojni su nacionalni i međunarodni projekti koji se bave osnovama transporta kalcija i uzimaju u obzir usporedna istraživanja između gljiva, životinja i biljaka, kao npr. PubMed prijavio.

Uključeni istraživači dolaze iz nekoliko institucija, uključujući Max Planck institut za molekularnu fiziologiju. Prof. dr. Bernd Fakler sa Sveučilišta u Freiburgu, kao i njegovi kolege prof. dr. Stefan Raunser i prof. dr. Heiko Rieger, dali su značajan doprinos istraživanju rada pumpi. Njihov rad pruža sveobuhvatan okvir koji otvara i teoretske i praktične uvide u signaliziranje kalcija.