Molecola del Mese di David S. Goodsell Trad. di Mauro Tonellato

Pompa del Calcio

Indice 2004

La Pompa del Calcio
Ogni volta che muoviamo un muscolo, è necessaria l'azione combinata di miliardi di motori di miosina. Le nostre cellule muscolari usano gli ioni calcio per coordinare questo massiccio sforzo molecolare. Quando a una cellula muscolare giunge il segnale di contrazione dal nervo a lei associato, rilascia un flusso di ioni calcio da uno speciale contenitore intracellulare, il reticolo sarcoplasmatico che circonda i fasci di filamenti di actina e di miosina. Gli ioni calcio diffondono rapidamente e si legano alle tropomiosine sui filamenti di actina. Questi cambiano leggermente forma e permettono alla miosina di legarsi e di cominciare a risalire lungo il filamento. Questi miliardi di motori di miosina continuano a risalire, contraendo il muscolo, finché il calcio non viene rimosso.

Rilassamento
La pompa del calcio permette ai muscoli di rilassarsi dopo questa ondata frenetica di contrazione indotta dal calcio. La pompa si trova nella membrana del reticolo sarcoplasmatico. In alcuni casi, è così abbondante che può costituire fino al 90% del materiale proteico. Sfruttando l'energia dell'ATP, spinge di nuovo gli ioni calcio nel reticolo sarcoplasmatico, riducendo il livello di calcio attorno ai filamenti di actina e miosina e permettendo al muscolo di rilassarsi.
In altre cellule, gli ioni calcio vengono usati per trasmettere segnali, e pompe simili sono state trovate nella membrana cellulare di moltissime cellule. Operano senza sosta per ridurre la quantità di calcio a livelli molto bassi, preparando la cellula per l'azione. Quando, all'improvviso, la cellula viene inondata di calcio, il segnale può diffondersi in ogni angolo.

Pompare il Calcio
La pompa del calcio è una macchina sorprendente con molte parti in movimento. Si trova parzialmente immersa nella membrana del reticolo sarcoplasmatico, come mostrato qui a destra dall'archivio PDB 1eul. Ha un grande dominio che sporge fuori, ed una regione che è immersa nella membrana e forma un tunnel che la attraversa. Per ogni ATP rotto, trasferisce due ioni calcio (mostrati qui in verde) attraverso la membrana, e due o tre ioni idrogeno indietro nella direzione opposta. Come è mostrato nella prossima pagina, la pompa del calcio si piega e si flette durante il ciclo di pompaggio.

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