鈣調(diào)素簡(jiǎn)介

鈣調(diào)蛋白/鈣調(diào)素calmodulin；CaM

鈣調(diào)蛋白是真核生物細(xì)胞中的胞質(zhì)溶膠蛋白，由148個(gè)氨基酸組成單條多肽,相對(duì)分子質(zhì)量為16.7kDa。

鈣調(diào)蛋白是一種分子量為16700的單鏈蛋白質(zhì)，由148個(gè)氨基酸組成。等電點(diǎn)為4.3，是酸性蛋白質(zhì)。不同生物來源的鈣調(diào)蛋白，其氨基酸組成和順序或*一樣，或僅有少許差異。它耐酸，耐熱，十分穩(wěn)定。鈣調(diào)蛋白和細(xì)胞內(nèi)很多種酶的作用有關(guān)。在每個(gè)鈣調(diào)蛋白分子內(nèi)，有4個(gè)可與鈣離子結(jié)合的區(qū)域，它們的一級(jí)結(jié)構(gòu)極為相似。細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平通常維持在10-7摩爾濃度左右。當(dāng)外來的刺激使細(xì)胞內(nèi)鈣離子的濃度瞬息間升高至10-6～10-5摩爾濃度時(shí)，鈣調(diào)蛋白即與鈣離子結(jié)合，構(gòu)象改變，螺旋度增加，成為活性分子，進(jìn)而與酶結(jié)合，使之轉(zhuǎn)變成活性態(tài)。當(dāng)鈣離子濃度低于10-6摩爾濃度時(shí)，鈣調(diào)素就不再與鈣離子結(jié)合，鈣調(diào)素和酶都復(fù)原為無活性態(tài)。因此，可以根據(jù)鈣離子濃度的變化來控制細(xì)胞內(nèi)很多重要的生化反應(yīng)。

至1982年，已得到電鰻和雞的鈣調(diào)素cDNA克隆和雞的鈣調(diào)蛋白基因克隆。根據(jù)前二者的核苷酸順序分析，得知它們的差異，但由之推測(cè)出的氨基酸順序仍基本相同。在雞的天然基因中，測(cè)得7個(gè)內(nèi)含子，基因總長(zhǎng)為12kb。在細(xì)胞分裂周期中和細(xì)胞癌變時(shí)，鈣調(diào)蛋白基因的表達(dá)加強(qiáng)。

鈣調(diào)素成分結(jié)構(gòu)

鈣調(diào)蛋白的外形似啞鈴,有兩個(gè)球形的末端,中間被一個(gè)長(zhǎng)而富有彈性的螺旋結(jié)構(gòu)相連,每個(gè)末端有兩個(gè)Ca2 結(jié)構(gòu)域,每個(gè)結(jié)構(gòu)域可以結(jié)合一個(gè)Ca2 , 這樣,一個(gè)鈣調(diào)蛋白可以結(jié)合4個(gè)Ca2 ,鈣調(diào)蛋白與Ca2 結(jié)合后的構(gòu)型相當(dāng)穩(wěn)定。在非刺激的細(xì)胞中鈣調(diào)蛋白與Ca2 結(jié)合的親和力很低；然而,如果由于刺激使細(xì)胞中Ca2 濃度升高時(shí), Ca2 同鈣調(diào)蛋白結(jié)合形成鈣-鈣調(diào)蛋白復(fù)合物(calcium-calmodulin complex),就會(huì)引起鈣調(diào)蛋白構(gòu)型的變化,增強(qiáng)了鈣調(diào)蛋白與許多效應(yīng)物結(jié)合的親和力。

鈣調(diào)素作用機(jī)理

鈣調(diào)蛋白是一種鈣結(jié)合蛋白，存在于幾乎所有的真核細(xì)胞中。它的作用是對(duì)任何微量的鈣都能敏感地捕獲。鈣調(diào)蛋白只有在與Ca2+結(jié)合后才有活性。因此，激素可以通過影響細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度變化來調(diào)控鈣調(diào)蛋白的活性。活性Ca2+·CaM復(fù)合物可以通過與靶酶作用方式調(diào)控代謝過程。即Ca2+·CaM復(fù)合物與靶酶，如磷酸二酯酶、蛋白激酶等作用，使靶酶構(gòu)象發(fā)生變化（Ca2+作用結(jié)果）而活化，從而對(duì)代謝過程起調(diào)控作用。

與鈣結(jié)合后，CaM發(fā)生構(gòu)型上的變化，成為一些酶的激活物。再與酶結(jié)合時(shí)，又引起酶的構(gòu)型變化，使由非活性態(tài)轉(zhuǎn)為活性態(tài)，CaM-Ca2+成了這些酶作用時(shí)必*成分。CaM參與的生化反應(yīng)很多，涉及不少關(guān)鍵性的酶，如：控制信息傳遞中，第二信使cAMP合成與分解的腺苷酸環(huán)化酶和磷酸二酯酶；在糖原合成與分解中能提供和儲(chǔ)存能量的磷酸化酶激酶和糖原合酶激酶，與蛋白質(zhì)磷酸化及脫磷酸化有關(guān)蛋白激酶和蛋白磷酸解酶，能調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度，起著鈣泵作用的Ca2+-ATPase，還有與平滑肌收縮有關(guān)的肌球蛋白輕鏈激酶等。CaM是由148個(gè)氨基酸組成的單鏈蛋白質(zhì)，有四個(gè)Ca2+結(jié)合區(qū)，缺乏種屬和組織特異性。不同來源，包括動(dòng)物、植物以及低級(jí)真核生物所得到的CaM的氨基酸組成及排列基本相同。另外肽鏈中沒有Cys和Pro-OH，因此在結(jié)構(gòu)上有的靈活性。

鈣調(diào)素生物學(xué)功能

鈣調(diào)蛋白可以與很多不同的蛋白質(zhì)結(jié)合，因此影響了細(xì)胞功能的方方面面。鈣調(diào)蛋白參與介導(dǎo)的生命活動(dòng)進(jìn)程有炎癥反應(yīng)、代謝、細(xì)胞凋亡、肌肉收縮、細(xì)胞內(nèi)運(yùn)動(dòng)、短期和記憶、神經(jīng)生長(zhǎng)以及免疫反應(yīng)等。一些研究者還發(fā)現(xiàn)，鈣調(diào)素可以在細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮功能，其可能參與前mRNA的剪切和調(diào)控核糖體聚合及功能發(fā)揮。許多鈣調(diào)素結(jié)合蛋白其本身不能結(jié)合鈣離子，而鈣離子在細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)體系中作為重要的第二信使，所以這些鈣調(diào)素結(jié)合蛋白就可以利用鈣調(diào)素來作為鈣感應(yīng)器和信號(hào)傳導(dǎo)分子。鈣調(diào)素可以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣離子的濃度；而在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，鈣調(diào)素還可以被用作鈣儲(chǔ)存介質(zhì)。鈣調(diào)素在結(jié)合鈣離子前后會(huì)發(fā)生構(gòu)象變化，因此可以在特定的反應(yīng)中結(jié)合特定的蛋白質(zhì)。鈣調(diào)素的功能可以被轉(zhuǎn)錄以及翻譯后修飾（如磷酸化、乙?；⒓柞；偷鞍酌附猓┧{(diào)控。

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