Nieuw ontdekte calciumpompen: sleutel tot cellulaire communicatie!

Nieuw ontdekte calciumpompen: sleutel tot cellulaire communicatie!

Het nieuwste onderzoek naar de mechanismen van calciumtransport in het menselijk lichaam zou verstrekkende gevolgen kunnen hebben voor de medische wetenschap. Een internationaal team onder leiding van onderzoeksleider Dr. Uwe Schulte van de Universiteit van Freiburg heeft onlangs het functionele principe van de calciumpompen in de cel gedecodeerd. Deze pompen zijn cruciaal voor het reguleren van de calciumspiegels, die essentieel zijn voor zowel cellulaire communicatie als veel fysiologische processen. De resultaten van dit onderzoek zijn op 20 augustus 2025 gepubliceerd in het vakblad Natuurcommunicatie gepubliceerd.

Calcium (ca²⁺) fungeert als zowel een voedingsstof als een signaal in het lichaam. Om de juiste signalen voor verschillende fysiologische reacties te genereren, is nauwkeurige calciumhomeostase cruciaal. Calcium-ATPase-typen in intracellulaire membranen hebben een omzetsnelheid van slechts enkele tientallen cycli per seconde. Om de calciumconcentraties te meten, gebruikten de wetenschappers door calcium geactiveerde kaliumkanalen als ultrasnelle sensoren. Zo konden ze de transportsnelheid van de calciumpompen nauwkeurig bepalen.

Gedetailleerde resultaten van het onderzoek

Elektronenmicroscopie van de celmembranen onthulde dichtheden van ongeveer 55 pompcomplexen per vierkante micrometer. Interessant is dat de calciumpompen een interactie aangaan met het membraanlipide PtdIns(4,5)P2, waardoor calciumionen snel kunnen binden en vrijkomen. Zonder deze lipidenbinding vertraagt ​​het transportproces aanzienlijk. Analyses van mutaties in de pompstructuur bevestigden deze bevindingen.

Bovendien gebruikten de onderzoekers thapsigargin, een bekende calciumpompremmer, om de bindingsplaats van PtdIns(4,5)P2 te blokkeren. Dit beperkte de pompactiviteit aanzienlijk. Deze inzichten in de 3D-structuur van pompcomplexen en lipidenafhankelijke regulatie zouden veelbelovende benaderingen kunnen bieden voor nieuwe geneesmiddelen om het calciumtransport en de signaalverwerking te optimaliseren, waardoor mogelijk ziekten kunnen worden behandeld die verband houden met calciumgebrek of -overmaat.

Context en toekomstperspectieven

Calciumsignalering is niet alleen essentieel voor mensen, maar ook voor andere eukaryote organismen. Onderzoeksresultaten tonen aan dat de transportmechanismen voor Ca²⁺in de verschillende eukaryote koninkrijken zijn door de evolutie heen geëvolueerd. Deze onderzoeken zijn belangrijk om de uitdagingen en complexiteiten van calciumsignalering in gespecialiseerde Ca te begrijpen²⁺-Bindende eiwitten en handtekeningen worden gedefinieerd. Er zijn talloze nationale en internationale projecten die zich bezighouden met de basisprincipes van calciumtransport en rekening houden met vergelijkende studies tussen schimmels, dieren en planten, zoals PubMed gerapporteerd.

De betrokken onderzoekers zijn afkomstig van verschillende instellingen, waaronder het Max Planck Instituut voor Moleculaire Fysiologie. Prof. dr. Bernd Fakler van de Universiteit van Freiburg, evenals zijn collega's prof. dr. Stefan Raunser en prof. dr. Heiko Rieger, hebben een belangrijke bijdrage geleverd aan het onderzoek naar de werking van de pompen. Hun werk biedt een alomvattend raamwerk dat zowel theoretische als praktische inzichten opent in calciumsignalering.