Naujai atrasti kalcio pompos: raktas į ląstelių ryšį!

Naujai atrasti kalcio pompos: raktas į ląstelių ryšį!

Naujausi kalcio transportavimo žmogaus organizme mechanikos tyrimai gali turėti didelių pasekmių medicinos mokslui. Tarptautinė komanda, vadovaujama tyrimo vadovo dr. Uwe Schulte iš Freiburgo universiteto, neseniai iššifravo ląstelėje esančių kalcio pompų veikimo principą. Šie siurbliai yra labai svarbūs reguliuojant kalcio kiekį, kuris yra būtinas tiek ląstelių komunikacijai, tiek daugeliui fiziologinių procesų. Šio tyrimo rezultatai buvo paskelbti 2025 m. rugpjūčio 20 d. specializuotame žurnale Gamtos komunikacijos paskelbta.

Kalcis (apie²⁺) organizme veikia ir kaip maistinė medžiaga, ir kaip signalas. Norint generuoti teisingus signalus įvairiems fiziologiniams atsakams, labai svarbu tiksli kalcio homeostazė. Kalcio ATPazės tipų viduląstelinėse membranose apyvartos greitis yra tik kelios dešimtys ciklų per sekundę. Kalcio koncentracijai išmatuoti mokslininkai naudojo kalciu aktyvuotus kalio kanalus kaip itin greitus jutiklius. Tokiu būdu jie galėjo tiksliai nustatyti kalcio siurblių transportavimo greitį.

Išsamūs tyrimo rezultatai

Ląstelių membranų elektroninė mikroskopija atskleidė maždaug 55 siurblių kompleksų tankį kvadratiniame mikrometre. Įdomu tai, kad kalcio siurbliai sąveikauja su membranos lipidu PtdIns (4, 5) P2, leisdami greitai surišti ir atpalaiduoti kalcio jonus. Be šio lipidų surišimo, transportavimo procesas žymiai sulėtėja. Siurblio struktūros mutacijų analizė patvirtino šias išvadas.

Be to, mokslininkai naudojo thapsigarginą, žinomą kalcio siurblio inhibitorių, kad blokuotų PtdIns(4,5)P2 surišimo vietą. Tai labai apribojo siurbimo veiklą. Šios įžvalgos apie 3D siurblių kompleksų struktūrą ir nuo lipidų priklausomą reguliavimą gali suteikti daug žadančių metodų naujiems vaistams optimizuoti kalcio transportavimą ir signalų apdorojimą, galbūt gydant ligas, susijusias su kalcio trūkumu ar pertekliumi.

Kontekstas ir ateities perspektyvos

Kalcio signalizacija yra būtina ne tik žmonėms, bet ir kitiems eukariotų organizmams. Tyrimų rezultatai rodo, kad Ca transportavimo mechanizmai²⁺įvairiose eukariotų karalystėse vystėsi evoliucijos eigoje. Šie tyrimai yra svarbūs norint suprasti kalcio signalizacijos iššūkius ir sudėtingumą per specializuotą Ca²⁺- Apibrėžiami rišamieji baltymai ir parašai. Yra daug nacionalinių ir tarptautinių projektų, kuriuose nagrinėjami kalcio transportavimo pagrindai ir atsižvelgiama į lyginamuosius grybų, gyvūnų ir augalų tyrimus, pvz. PubMed pranešė.

Dalyvaujantys mokslininkai yra iš kelių institucijų, įskaitant Max Planck molekulinės fiziologijos institutą. Dr. Berndas Fakleris iš Freiburgo universiteto, taip pat jo kolegos prof. dr. Stefanas Raunseris ir prof. dr. Heiko Riegeris labai prisidėjo tiriant, kaip veikia siurbliai. Jų darbas suteikia išsamią sistemą, kuri atveria tiek teorinių, tiek praktinių įžvalgų apie kalcio signalizaciją.