Nyupptäckta kalciumpumpar: nyckeln till mobilkommunikation!

Nyupptäckta kalciumpumpar: nyckeln till mobilkommunikation!

Den senaste forskningen om kalciumtransportmekanik i människokroppen kan få långtgående konsekvenser för medicinsk vetenskap. Ett internationellt team ledd av studieledaren Dr Uwe Schulte från universitetet i Freiburg avkodade nyligen den funktionella principen för kalciumpumparna inuti cellen. Dessa pumpar är avgörande för att reglera kalciumnivåerna, vilket är avgörande för både cellulär kommunikation och många fysiologiska processer. Resultaten av denna studie publicerades den 20 augusti 2025 i specialisttidningen Naturkommunikation publiceras.

Kalcium (ca²⁺) fungerar som både ett näringsämne och en signal i kroppen. För att generera de korrekta signalerna för olika fysiologiska svar är exakt kalciumhomeostas avgörande. Kalcium-ATPas-typer i intracellulära membran har omsättningshastigheter på bara några tiotals cykler per sekund. För att mäta kalciumkoncentrationer använde forskarna kalciumaktiverade kaliumkanaler som ultrasnabba sensorer. På så sätt kunde de exakt bestämma kalciumpumparnas transporthastighet.

Detaljerade resultat av studien

Elektronmikroskopi av cellmembranen visade tätheter på cirka 55 pumpkomplex per kvadratmikrometer. Intressant nog interagerar kalciumpumparna med membranlipiden PtdIns(4,5)P2, vilket möjliggör snabb bindning och frisättning av kalciumjoner. Utan denna lipidbindning saktar transportprocessen ner avsevärt. Analyser av mutationer i pumpstrukturen bekräftade dessa fynd.

Dessutom använde forskarna thapsigargin, en känd kalciumpumpshämmare, för att blockera bindningsstället för PtdIns(4,5)P2. Detta begränsade pumpaktiviteten avsevärt. Dessa insikter i 3D-strukturen av pumpkomplex och lipidberoende reglering kan ge lovande tillvägagångssätt för nya läkemedel för att optimera kalciumtransport och signalbehandling, potentiellt behandla sjukdomar associerade med kalciumbrist eller överskott.

Sammanhang och framtidsperspektiv

Kalciumsignalering är väsentlig inte bara för människor utan också för andra eukaryota organismer. Forskningsresultat visar att transportmekanismerna för Ca²⁺i de olika eukaryota riken har utvecklats över evolutionen. Dessa studier är viktiga för att förstå utmaningarna och komplexiteten med kalciumsignalering över specialiserade Ca²⁺-Bindande proteiner och signaturer definieras. Det finns ett flertal nationella och internationella projekt som handlar om grunderna för kalciumtransport och tar hänsyn till jämförande studier mellan svampar, djur och växter, som t.ex. PubMed rapporterad.

De inblandade forskarna kommer från flera institutioner, bland annat Max Planck Institute for Molecular Physiology. Prof. Dr. Bernd Fakler från University of Freiburg, liksom hans kollegor Prof. Dr. Stefan Raunser och Prof. Dr. Heiko Rieger, gjorde ett betydande bidrag till att undersöka hur pumparna fungerar. Deras arbete ger ett omfattande ramverk som öppnar både teoretiska och praktiska insikter om kalciumsignalering.