Calbindin

Las calbindinas son tres proteínas de unión al calcio diferentes : calbindina , calretinina y S100G . Originalmente se describieron como proteínas de unión al calcio dependientes de la vitamina D en el intestino y el riñón en pollos y mamíferos. Ahora se clasifican en diferentes subfamilias ya que difieren en el número de manos EF que se unen al Ca ²⁺ .

Calbindin 1

Primero se demostró que la calbindina 1 o simplemente calbindina estaba presente en el intestino de las aves y luego se encontró en el riñón de los mamíferos. También se expresa en varias células neuronales y endocrinas, particularmente en el cerebelo . Es una proteína de 28 kDa codificada en humanos por el gen CALB1 .

La calbindina contiene 4 dominios activos de unión al calcio y 2 dominios modificados que han perdido su capacidad de unión al calcio. La calbindina actúa como tampón de calcio y sensor de calcio y puede contener cuatro Ca ²⁺ en las manos EF de los bucles EF1, EF3, EF4 y EF5. La estructura de la calbindina de rata se resolvió originalmente mediante resonancia magnética nuclear y fue una de las proteínas más grandes que se determinó entonces mediante esta técnica. ^[1] La secuencia de calbindina tiene 263 residuos de longitud y solo tiene una cadena. La secuencia consiste principalmente en hélices alfa, pero las hojas beta no están ausentes. Según NMR PDB (entrada PDB 2G9B) ^[2]es 44% helicoidal con 14 hélices que contienen 117 residuos y 4% hoja beta con 9 hebras que contienen 13 residuos. En 2018 se publicó la estructura cristalina de rayos X de la calbindina humana (entrada 6FIE del PDB). ^[3]^[4] Se observaron diferencias entre la resonancia magnética nuclear y la estructura cristalina a pesar de la identidad de secuencia del 98% entre las isoformas de rata y humana. La dispersión de rayos X de ángulo pequeño indica que la estructura cristalina predice mejor las propiedades de la calbindina en solución en comparación con la estructura determinada por resonancia magnética nuclear.

La calbindina es un gen que responde a la vitamina D en muchos tejidos, en particular en el intestino del pollo, donde tiene una clara función de mediar la absorción de calcio. ^[5] En el cerebro, su síntesis es independiente de la vitamina D.

Calbindin 2 (calretinina)

La calretinina, también conocida como calbindina 2, es una proteína de 29 kDa con un 58% de homología con la calbindina 1 y se encuentra principalmente en los tejidos nerviosos. ^[6] Está codificado en humanos por el gen CALB2 y antes se conocía como calbindin-D29k .

Calbindin 3 (S100G)

S100G, anteriormente calbindina 3 y calbindina-D9k , está presente en enterocitos de mamíferos (células epiteliales del intestino). S100G también se puede encontrar en el riñón y el útero en algunas especies de mamíferos. En humanos, está codificado por el gen S100G , que también se ha denominado CALB3 . No obstante, no hay homología entre calbindina 1 y S100G, aparte de sus dominios de unión al calcio ( manos EF ): S100G tiene dos manos EF y calbindina 1 tiene seis. A diferencia de la calbindina 1 y 2, S100G es un miembro de la familia S100 de proteínas de unión al calcio .

S100G media el transporte de calcio a través de los enterocitos desde el lado apical, donde la entrada está regulada por el canal de calcio TRPV6 , al lado basolateral, donde las bombas de calcio como el PMCA 1 utilizan trifosfato de adenosina intracelular para bombear calcio a la sangre. ^[7] El transporte de calcio a través del citoplasma de los enterocitos parece limitar la velocidad de absorción de calcio en el intestino; la presencia de calbindina aumenta la cantidad de calcio que atraviesa la célula sin elevar la concentración libre. ^{[8] El} S100G también puede estimular las ATPasas basolaterales que bombean calcio . Expresióndel S100G, como el de la calbindina 1, es estimulado por el metabolito activo de la vitamina D , calcitriol , aunque los mecanismos precisos siguen siendo controvertidos. ^[9] En ratones en los que no se expresa el receptor de vitamina D , S100G es menos abundante, pero no está ausente. ^{[ cita requerida ]}

Descubrimiento

Las proteínas de unión al calcio dependientes de la vitamina D fueron descubiertas en las fracciones citosólicas del intestino de pollo , y más tarde en el intestino y el riñón de los mamíferos, por investigadores como Robert Wasserman de la Universidad de Cornell . ^[10]^[11] Estas proteínas se unen al calcio en el rango micromolar y se redujeron considerablemente en los animales con deficiencia de vitamina D. La expresión podría inducirse tratando a estos animales con metabolitos de vitamina D como calcitriol .

Se encontró que existían en dos tamaños distintos con un peso molecular de aproximadamente 9 kDa y 28 kDa, y se les cambió el nombre a calbindinas.

Referencias

^ a b PDB : 2G9B ; Kojetin DJ, Venters RA, Kordys DR, Thompson RJ, Kumar R, Cavanagh J (julio de 2006). "Estructura, interfaz de unión y transiciones hidrofóbicas de calbindina-D (28K) cargada con Ca2 +". Naturaleza Biología Molecular y Estructural . 13 (7): 641–7. doi : 10.1038 / nsmb1112 . PMID 16799559 . S2CID 29426332 .
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Este artículo incorpora texto de la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos , que es de dominio público .

[pmid16799559-1] PDB : 2G9B ; Kojetin DJ, Venters RA, Kordys DR, Thompson RJ, Kumar R, Cavanagh J (julio de 2006). "Estructura, interfaz de unión y transiciones hidrofóbicas de calbindina-D (28K) cargada con Ca2 +". Naturaleza Biología Molecular y Estructural . 13 (7): 641–7. doi : 10.1038 / nsmb1112 . PMID 16799559 . S2CID 29426332 .

[2] Kojetin, Douglas J; Venters, Ronald A; Kordys, David R; Thompson, Richele J; Kumar, Rajiv; Cavanagh, John (julio de 2006). "Estructura, interfaz de unión y transiciones hidrofóbicas de calbindina-D28K cargada con Ca2 +". Naturaleza Biología Molecular y Estructural . 13 (7): 641–647. doi : 10.1038 / nsmb1112 . ISSN 1545-9993 . PMID 16799559 . S2CID 29426332 .

[3] Noble, JW; Almalki, R .; Roe, SM; Wagner, A .; Duman, R .; Atack, JR (2018). "La estructura de rayos X de la calbindina-D28K humana: un modelo mejorado" . Acta Crystallogr D . 74 (Pt 10): 1008–1014. doi : 10.2210 / pdb6fie / pdb . PMC 6173056 . PMID 30289411 .

[4] Noble JW, Almalki R, Roe SM, Wagner A, Duman R, Atack JR (octubre de 2018). "La estructura de rayos X de la calbindina-D28K humana: un modelo mejorado" . Acta Crystallographica Sección D . 74 (Pt 10): 1008–1014. doi : 10.1107 / S2059798318011610 . PMC 6173056 . PMID 30289411 .

[5] Wasserman RH, Fullmer CS (1989). "Sobre el mecanismo molecular del transporte intestinal de calcio". Avances en Medicina y Biología Experimental . 249 : 45–65. doi : 10.1007 / 978-1-4684-9111-1_5 . ISBN 978-1-4684-9113-5. PMID 2543194 .

[6] Rogers JH (septiembre de 1987). "Calretinina: un gen de una nueva proteína de unión al calcio expresada principalmente en neuronas" . The Journal of Cell Biology . 105 (3): 1343–53. doi : 10.1083 / jcb.105.3.1343 . PMC 2114790 . PMID 3654755 .

[7] Wasserman RH, Chandler JS, Meyer SA, Smith CA, Brindak ME, Fullmer CS, et al. (Marzo de 1992). "Procesos de transporte intestinal de calcio y extrusión de calcio en la membrana basolateral". La Revista de Nutrición . 122 (Supl. 3): 662–71. doi : 10.1093 / jn / 122.suppl_3.662 . PMID 1311756 .

[8] Feher JJ, Fullmer CS, Wasserman RH (febrero de 1992). "Papel de la difusión facilitada de calcio por calbindina en la absorción intestinal de calcio". La Revista Estadounidense de Fisiología . 262 (2 Pt 1): C517-26. doi : 10.1152 / ajpcell.1992.262.2.C517 . PMID 1539638 .

[9] Cebada NF, Prathalingam SR, Zhi P, Legon S, Howard A, Walters JR (agosto de 1999). "Factores implicados en la expresión duodenal del gen calbindin-D9k humano" . La revista bioquímica . 341 (Pt 3) (3): 491–500. doi : 10.1042 / 0264-6021: 3410491 . PMC 1220384 . PMID 10417310 .

[10] Wasserman RH, Taylor AN (mayo de 1966). "Proteína fijadora de calcio inducida por vitamina d3 en mucosa intestinal de pollo". Ciencia . 152 (3723): 791–3. Código bibliográfico : 1966Sci ... 152..791W . doi : 10.1126 / science.152.3723.791 . PMID 17797460 . S2CID 8221178 .

[11] Wasserman RH, Corradino RA, Taylor AN (julio de 1969). "Unión de proteínas de animales con posible función de transporte" . La Revista de Fisiología General . 54 (1): 114–37. doi : 10.1085 / jgp.54.1.114 . PMC 2225897 . PMID 19873640 .

[1]