Nyoppdagede kalsiumpumper: nøkkelen til mobilkommunikasjon!

Nyoppdagede kalsiumpumper: nøkkelen til mobilkommunikasjon!

Den siste forskningen på kalsiumtransportmekanikk i menneskekroppen kan ha vidtrekkende implikasjoner for medisinsk vitenskap. Et internasjonalt team ledet av studieleder Dr. Uwe Schulte fra Universitetet i Freiburg dekodet nylig det funksjonelle prinsippet til kalsiumpumpene inne i cellen. Disse pumpene er avgjørende for å regulere kalsiumnivået, som er avgjørende for både cellulær kommunikasjon og mange fysiologiske prosesser. Resultatene av denne studien ble publisert 20. august 2025 i fagbladet Naturkommunikasjon publisert.

Kalsium (ca²⁺) fungerer både som et næringsstoff og et signal i kroppen. For å generere de riktige signalene for ulike fysiologiske responser, er presis kalsiumhomeostase avgjørende. Kalsium ATPase-typer i intracellulære membraner har omsetningshastigheter på bare noen få titalls sykluser per sekund. For å måle kalsiumkonsentrasjoner brukte forskerne kalsiumaktiverte kaliumkanaler som ultraraske sensorer. På denne måten kunne de nøyaktig bestemme transporthastigheten til kalsiumpumpene.

Detaljerte resultater av studien

Elektronmikroskopi av cellemembranene avslørte tettheter på omtrent 55 pumpekomplekser per kvadratmikrometer. Interessant nok samhandler kalsiumpumpene med membranlipidet PtdIns(4,5)P2, noe som tillater rask binding og frigjøring av kalsiumioner. Uten denne lipidbindingen bremses transportprosessen betydelig. Analyser av mutasjoner i pumpestrukturen bekreftet disse funnene.

I tillegg brukte forskerne thapsigargin, en kjent kalsiumpumpehemmer, for å blokkere bindingsstedet til PtdIns(4,5)P2. Dette begrenset pumpeaktiviteten betydelig. Denne innsikten i 3D-strukturen til pumpekomplekser og lipidavhengig regulering kan gi lovende tilnærminger for nye medisiner for å optimalisere kalsiumtransport og signalbehandling, potensielt behandle sykdommer assosiert med kalsiummangel eller overskudd.

Kontekst og fremtidsperspektiver

Kalsiumsignalering er viktig ikke bare for mennesker, men også for andre eukaryote organismer. Forskningsresultater viser at transportmekanismene for Ca²⁺i de forskjellige eukaryote kongedømmene har utviklet seg over evolusjon. Disse studiene er viktige for å forstå utfordringene og kompleksiteten til kalsiumsignalering på tvers av spesialiserte Ca²⁺-Bindende proteiner og signaturer er definert. Det finnes en rekke nasjonale og internasjonale prosjekter som omhandler det grunnleggende om kalsiumtransport og tar hensyn til komparative studier mellom sopp, dyr og planter, som f.eks. PubMed rapportert.

De involverte forskerne kommer fra flere institusjoner, inkludert Max Planck Institute for Molecular Physiology. Prof. Dr. Bernd Fakler fra Universitetet i Freiburg, samt hans kolleger Prof. Dr. Stefan Raunser og Prof. Dr. Heiko Rieger, ga et betydelig bidrag til å forske på hvordan pumpene fungerer. Arbeidet deres gir et omfattende rammeverk som åpner både teoretisk og praktisk innsikt i kalsiumsignalering.