La calmodulina (CaM) es una pequeña proteína encontrada en el interior de las células eucariotas y que tiene como función detectar y enlazarse a los iones de calcio (Ca2+) presentes en el citoplasma y, a continuación, interactuar y regular la función en diversas proteínas objetivo de la célula.
Estructura de la calmodulina
La CaM es una pequeña proteína expresada en todas las células eucariotas y se encuentra distribuida por el citoplasma y por el núcleo. Su secuencia de aminoácidos se encuentra altamente conservada a lo largo de la evolución. Esta conservación sugiere la importancia de la función de esta proteína.
La CaM humana contiene 148 aminoácidos y es codificada por tres genes y su secuencia de aminoácidos es idéntica en todos los vertebrados. En las plantas y hongos, la proteína presenta diversas isoformas pero, también todas ellas son altamente conservadas.
La proteína presenta un peso molecular de aproximadamente 16,7 kDa y un punto isoeléctrico de cerca de 4,5, lo que significa que es una proteína acídica debido a su alto contenido (cerda del 35%) de residuos de glutamato y aspartato. Adicionalmente, la CaM es una proteína termoestable.
La proteína comprende dos dominios cada cual con dos motivos estructurales llamados manos EF, concluyendo, en total, cuatro manos EF. Las primeras dos manos EF se asocian y forman el dominio N-terminal de forma globular. El dominio C-terminal es formado por las otras dos manos EF. Los dos dominios son enlazados por un pequeño y flexible linker.
El dominio C-terminal presenta mayor afinidad para los iones de calcio que el N-terminal.
Función de la calmodulina
La calmodulina es una de las más importantes proteínas de las células eucariotas que se enlaza a los iones de calcio. Cada molécula de CaM puede enlazarse hasta a cuatro iones de calcio. El enlace a los iones de calcio altera la configuración de la proteína, permitiendo que la CaM interactúe con otras proteínas de la célula.
La CaM puede asociarse con diversas proteínas y enzimas (incluyendo diversas cinasas y fosfatasas) y con algunos receptores membranares, algunos canales iónicos y algunos factores de transcripción.
Las enzimas que interactuen con la CaM son designadas enzimas dependientes de calmodulina (o CaM-dependientes).
Las células diferentes poseen diferentes proteínas que se enlazan a la CaM y, por ello, la respuesta de la célula a variaciones de calcio va a depender del tipo de proteínas que estén presentes. Así, en algunos casos la CaM puede tener un efecto estimulador y, en otros, inhibitorio.
Proteínas objetivo de la calmodulina
Existen diversos mecanismos por los cuales la CaM activa sus proteínas objetivo. Así, los efectores (es decir, las enzimas que efectúan una respuesta tras la interacción con la CaM) son divididos en diferentes clases:
- Clase A – son proteínas (e.g., la fosforilasa cinasa) que se asocian irreversiblemente con la CaM independientemente de la presencia de Ca. De este modo, la CaM puede ser entendida como una subunidad.
- Clase B – son proteínas (e.g., la neuromodulina) que se enlazan con la CaM apenas en la ausencia de calcio. Cuando hay influjo de calcio, liberan la CaM que se une al calcio.
- Clase C y D – son proteínas que se enlazan débilmente a la CaM en la ausencia de calcio y fuertemente en la presencia de calcio.
References:
- Chin, D., Means, A.R. (2000). Calmodulin a prototypical calcium sensor. Trends in Cell Biology, 10: 322- 328.
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- Walsh, M.P. (1983). Calmodulin and its roles in skeletal muscle function. CAN. ANAESTH. SOC. J., 30(4):390-398.
