Molecola del Mese di Shuchismita Dutta e di David S. Goodsell Trad. di Mauro Tonellato

Calmodulina

Indice 2003

Strutture e Segnali
Il calcio è l'elemento minerale più abbondante del nostro corpo, e il fosforo è il secondo. Questo non è affatto sorprendente, dato che le nostre ossa sono rinforzate e sostenute da circa due chili di calcio e fosforo. Il nostro corpo usa anche una piccola quantità di calcio, nella forma di ioni calcio, per svolgere compiti più attivi. Gli ioni calcio svolgono un ruolo essenziale nelle segnalazioni cellulari, aiutando a controllare processi come la contrazione muscolare, la trasmissione dell'impulso nervoso, la fecondazione e la divisione della cellula.
Attraverso l'azione delle pompe calcio e di molte altre proteine che legano il calcio, le cellule mantengono il loro livello interno di calcio da 1000 a 10.000 volte più basso rispetto ai livelli di calcio nel sangue. Quando il calcio viene rilasciato all'interno delle cellule, può interagire con le proteine sensibili al calcio e innescare vari effetti biologici, facendo contrarre un muscolo, rilasciando insulina dal pancreas, o impedendo l'entrata di altre cellule di sperma dopo che l'uovo è stato fecondato.

Sentire il calcio
Come suggerisce il suo nome, la calmodulina è una proteina modulata dal calcio (CALcium MODULated proteIN). È abbondante nel citoplasma di tutte le cellule più evolute ed è rimasta quasi immutata nel corso dell'evoluzione. La calmodulina agisce come una proteina intermediaria che sente i livelli di calcio e rilascia segnali ai vari enzimi sensibili al calcio, ai canali ionici e ad altre proteine. La calmodulina è una piccola proteina a forma di manubrio composta di due domini globulari collegati da un connettore flessibile. Ognuna delle due porzioni terminali si lega a due ioni calcio. L'archivio PDB 3cln, illustrato qui a lato, ha tutti i quattro siti occupati da ioni calcio (colorati in ciano) ed il connettore flessibile ha formato una lunga alfa-elica che separa i due domini di legame del calcio.

Analoghi della Calmodulina
Molte proteine sono sensibili ai livelli di calcio all'interno e all'esterno delle cellule. La prima proteina che si è dimostrata sensibile al calcio è stata la troponina C (archivio PDB 1tcf) scoperta alla fine degli anni '60, prima della calmodulina. La troponina C sente l'aumento dei livelli di calcio e provoca la contrazione muscolare. Le strutture della troponina C e della calmodulina sono notevolmente simili, la differenza maggiore è la lunghezza del connettore flessibile che unisce i due domini globulari che legano il calcio. La regione proteica che lega il calcio, mostrata in dettaglio in una sezione successiva, è invece quasi identica. Questa si è rivelata una caratteristica ricorrente che è stata trovata in dozzine di altre proteine sensibili al calcio.

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