Kalmodulin, atau protein termodulasi kalsium, adalah protein pengikat kalsium yang ditemukan dalam sitoplasma semua sel eukariotik. Ini berinteraksi dengan banyak protein lain dalam sel, dan bertindak sebagai regulator atau molekul efektor dalam berbagai fungsi seluler.
Fungsi-fungsi ini mencakup berbagai hal seperti pengaturan siklus sel, pensinyalan intraseluler, pembuahan, dan kontraksi otot. Kalmodulin berada dalam keluarga protein bersama dengan troponin C, protein pengikat kalsium penting lainnya yang terlibat dalam kontraksi otot. Calmodulin adalah protein esensial; mutasi pada gen penyandi kalmodulin atau kerusakan pada situs pengikatan kalmodulin seringkali terbukti mematikan.
Struktur Kalmodulin
Kalmodulin adalah protein yang terdiri dari 148 residu asam amino. Ini dikodekan oleh banyak gen; pada manusia: CALM1, CALM2, dan CALM3 yang ditemukan pada kromosom 14, 2, dan 19, masing-masing.
Kalmodulin membentuk dua domain globular yang dihubungkan oleh penghubung pusat yang fleksibel. Setiap domain mengikat dua ion kalsium dalam motif tangan E-F, sebuah motif di mana-mana dalam protein pengikat kalsium, sehingga kalmodulin dapat mengikat total empat ion Ca2 +.
Situs pengikatan kalsium panjangnya 12 asam amino dan mengandung banyak residu asam amino polar yang bermuatan negatif atau seperti aspartat, glutamat, dan asparagin.
Rantai samping pada asam amino ini membentuk ikatan ionik dengan ion Ca2 +. Residu asam amino lainnya dengan rantai samping yang kaya akan atom oksigen juga menarik kation kalsium. Ini mendorong pengikatan bahkan pada konsentrasi Ca2 + yang sangat rendah.
Ketika kalsium terikat pada kalmodulin, helix-loop-helix terbentuk di sepanjang tulang belakang dan terjadi perubahan konformasi.
Perubahan konformasi ini, ditambah dengan fleksibilitas protein karena penghubung penghubung fleksibel, memungkinkan calmodulin untuk berinteraksi dengan dan mengikat berbagai protein lain.
Gambar ini menggambarkan struktur kalmodulin dengan empat ion kalsium yang terikat.Fungsi kalmodulin
Kalmodulin adalah protein regulator di mana-mana yang terlibat dalam banyak proses yang dimediasi kalsium. Ketika Ca2 + berikatan dengan kalmodulin, ia membentuk kompleks Ca2 + / kalmodulin yang kemudian berinteraksi dengan protein lain di dalam sel.
Protein ini adalah enzim dan protein efektor yang terlibat dalam berbagai proses seluler dan fisiologis. Kompleks Ca2 + / calmodulin juga dapat mengatur proses secara langsung.
Salah satu fungsi kompleks Ca2 + / kalmodulin adalah untuk mengaktifkan pompa kalsium. Pompa ini mengeluarkan kalsium dari sitoplasma dengan memompa keluar dari sel atau menyimpannya dalam retikulum endoplasma.
Dengan mengendalikan jumlah kalsium dalam sel, respons hilir diatur. Contoh lebih lanjut dari fungsi kompleks Ca2 + / calmodulin termasuk mengikat Ca2 + / kalmodulin kinases (CAMK) seperti myosin light chain kinase.
Ikatan ini memungkinkan CAMK untuk memfosforilasi protein efektor dengan mentransfer fosfat dari ATP ke serin dan residu treonin pada protein penerima.
Protein ini kemudian melanjutkan untuk mengaktifkan proses hilir seperti pensinyalan intraseluler, kontraksi otot polos, neurotransmitter dan sintesis dan pelepasan hormon, dan regulasi siklus sel.
Gambar ini menunjukkan contoh bagaimana kalmodulin (CaM) dapat terlibat dalam jalur kompleks dalam neuron pasca-sinaptik. Jalur yang ditunjukkan di sini adalah jalur KEGG dalam kecanduan obat-obatan manusia.Kalsium
Semakin jelas bahwa kalsium memainkan peran penting dalam sejumlah proses fisiologis. Ketika tidak digunakan gradien konsentrasi ion kalsium antara bagian dalam dan luar sel sangat besar;
konsentrasi kalsium ekstraseluler sekitar 1 mM sedangkan konsentrasi ion kalsium bebas dalam sel kurang dari 0,1 μM.
Ini kemungkinan karena fakta bahwa kalsium akan mudah berinteraksi dengan banyak protein.
Mayoritas kalsium dalam sel masuk melalui saluran kalsium yang terjaga keamanannya. Itu juga dapat disimpan dalam retikulum endoplasma.
Saluran kalsium adalah protein trans-membran besar yang memungkinkan masuknya ion ke dalam sel ketika rangsangan tertentu terpenuhi. ini biasanya terjadi ketika membran didepolarisasi atau ligan terpasang.
