Novoobjavené kalciové pumpy: kľúč k bunkovej komunikácii!

Novoobjavené kalciové pumpy: kľúč k bunkovej komunikácii!

Najnovší výskum mechaniky transportu vápnika v ľudskom tele by mohol mať ďalekosiahle dôsledky pre lekársku vedu. Medzinárodný tím vedený vedúcim štúdie Dr. Uwe Schulte z univerzity vo Freiburgu nedávno dekódoval funkčný princíp kalciových púmp vo vnútri bunky. Tieto pumpy sú kľúčové pre reguláciu hladín vápnika, ktoré sú nevyhnutné pre bunkovú komunikáciu a mnohé fyziologické procesy. Výsledky tejto štúdie boli publikované 20. augusta 2025 v odbornom časopise Prírodné komunikácie zverejnené.

Vápnik (cca²⁺) pôsobí v tele ako živina aj ako signál. Na vytvorenie správnych signálov pre rôzne fyziologické reakcie je rozhodujúca presná homeostáza vápnika. Typy kalciovej ATPázy v intracelulárnych membránach majú rýchlosť obratu len niekoľko desiatok cyklov za sekundu. Na meranie koncentrácií vápnika vedci použili draslíkové kanály aktivované vápnikom ako ultrarýchle senzory. Týmto spôsobom dokázali presne určiť transportnú rýchlosť kalciových púmp.

Podrobné výsledky štúdie

Elektrónová mikroskopia bunkových membrán odhalila hustoty asi 55 komplexov pumpy na štvorcový mikrometer. Je zaujímavé, že vápnikové pumpy interagujú s membránovým lipidom PtdIns(4,5)P2, čo umožňuje rýchlu väzbu a uvoľňovanie iónov vápnika. Bez tejto väzby lipidov sa transportný proces výrazne spomalí. Analýzy mutácií v štruktúre pumpy tieto zistenia potvrdili.

Okrem toho vedci použili thapsigargin, známy inhibítor vápnikovej pumpy, na blokovanie väzbového miesta PtdIns(4,5)P2. To výrazne obmedzilo čerpaciu činnosť. Tieto poznatky o 3D štruktúre komplexov pumpy a regulácii závislej od lipidov by mohli poskytnúť sľubné prístupy pre nové lieky na optimalizáciu transportu vápnika a spracovania signálu, potenciálne na liečbu chorôb spojených s nedostatkom alebo nadbytkom vápnika.

Kontext a perspektívy do budúcnosti

Vápniková signalizácia je nevyhnutná nielen pre človeka, ale aj pre iné eukaryotické organizmy. Výsledky výskumu ukazujú, že transportné mechanizmy pre Ca²⁺v rôznych eukaryotických kráľovstvách sa vyvinuli v priebehu evolúcie. Tieto štúdie sú dôležité na pochopenie problémov a zložitosti signalizácie vápnika naprieč špecializovaným Ca2²⁺- Definujú sa väzbové proteíny a podpisy. Existujú početné národné a medzinárodné projekty, ktoré sa zaoberajú základmi transportu vápnika a berú do úvahy porovnávacie štúdie medzi hubami, živočíchmi a rastlinami, ako napr. PubMed nahlásené.

Zapojení výskumníci pochádzajú z niekoľkých inštitúcií vrátane Inštitútu Maxa Plancka pre molekulárnu fyziológiu. Prof. Dr. Bernd Fakler z univerzity vo Freiburgu, ako aj jeho kolegovia prof. Dr. Stefan Raunser a prof. Dr. Heiko Rieger významne prispeli k výskumu fungovania čerpadiel. Ich práca poskytuje komplexný rámec, ktorý otvára teoretické aj praktické poznatky o vápnikovej signalizácii.