Jaunatklātie kalcija sūkņi: atslēga uz šūnu saziņu!

Jaunatklātie kalcija sūkņi: atslēga uz šūnu saziņu!

Jaunākajiem pētījumiem par kalcija transportēšanas mehāniku cilvēka organismā varētu būt tālejoša ietekme uz medicīnas zinātni. Starptautiska komanda, kuru vadīja pētījuma vadītājs Dr. Uwe Schulte no Freiburgas universitātes, nesen atšifrēja šūnā esošo kalcija sūkņu funkcionālo principu. Šie sūkņi ir ļoti svarīgi kalcija līmeņa regulēšanai, kas ir būtiski gan šūnu komunikācijai, gan daudziem fizioloģiskiem procesiem. Šī pētījuma rezultāti tika publicēti 2025. gada 20. augustā specializētajā žurnālā Dabas sakari publicēts.

Kalcijs (apm²⁺) darbojas gan kā barības viela, gan kā signāls organismā. Lai ģenerētu pareizos signālus dažādām fizioloģiskām reakcijām, ļoti svarīga ir precīza kalcija homeostāze. Kalcija ATPāzes tipiem intracelulārajās membrānās ir tikai daži desmiti ciklu sekundē. Lai izmērītu kalcija koncentrāciju, zinātnieki izmantoja kalcija aktivētus kālija kanālus kā īpaši ātrus sensorus. Tādā veidā viņi varēja precīzi noteikt kalcija sūkņu transportēšanas ātrumu.

Detalizēti pētījuma rezultāti

Šūnu membrānu elektronu mikroskopija atklāja aptuveni 55 sūkņu kompleksu blīvumu uz kvadrātmetru mikrometru. Interesanti, ka kalcija sūkņi mijiedarbojas ar membrānas lipīdu PtdIns (4, 5) P2, ļaujot ātri saistīties un atbrīvot kalcija jonus. Bez šīs lipīdu saistīšanās transportēšanas process ievērojami palēninās. Sūkņa struktūras mutāciju analīze apstiprināja šos konstatējumus.

Turklāt pētnieki izmantoja thapsigargin, zināmu kalcija sūkņa inhibitoru, lai bloķētu PtdIns(4,5)P2 saistīšanās vietu. Tas ievērojami ierobežoja sūknēšanas darbību. Šie ieskati sūkņu kompleksu 3D struktūrā un no lipīdiem atkarīgā regulējuma varētu sniegt daudzsološas pieejas jaunām zālēm, lai optimizētu kalcija transportēšanu un signālu apstrādi, potenciāli ārstējot slimības, kas saistītas ar kalcija deficītu vai pārmērīgu daudzumu.

Konteksts un nākotnes perspektīvas

Kalcija signalizācija ir būtiska ne tikai cilvēkiem, bet arī citiem eikariotu organismiem. Pētījumu rezultāti liecina, ka Ca transportēšanas mehānismi²⁺dažādās eikariotu valstībās ir attīstījušās evolūcijas gaitā. Šie pētījumi ir svarīgi, lai izprastu kalcija signālu problēmas un sarežģītību specializētajā Ca²⁺-Ir definēti saistošie proteīni un paraksti. Ir daudzi valsts un starptautiski projekti, kas nodarbojas ar kalcija transportēšanas pamatiem un ņem vērā salīdzinošus pētījumus starp sēnēm, dzīvniekiem un augiem, piemēram, PubMed ziņots.

Iesaistītie pētnieki nāk no vairākām iestādēm, tostarp Max Planck Molekulārās fizioloģijas institūta. Prof. Dr. Bernds Faklers no Freiburgas Universitātes, kā arī viņa kolēģi prof. Dr. Stefans Raunsers un prof. Dr. Heiko Rīgers sniedza nozīmīgu ieguldījumu sūkņu darbības izpētē. Viņu darbs nodrošina visaptverošu sistēmu, kas paver gan teorētisku, gan praktisku ieskatu kalcija signalizācijā.