Қалбиндиндер: кальций байланыстырушы ақуыздардың тобы
Calbindin
Ақуыз – кальбиндин, кальретенин, S100G кальций байланыстырушы ақуыздар туралы мағлұмат. Д витаминінің әсері, қызба құстар мен сүтқоректілердегі ролі жайлы.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ақуыз
Protein
Кальбидиндер – кальцийді байланыстыратын үш түрлі ақуыз: кальбидин, кальретинин және S100G. Олар бастапқыда балапандар мен сүтқоректілердің ішегі мен бүйректеріндегі D витаминіне тәуелді кальцийді байланыстыратын ақуыздар ретінде сипатталған. Олар енді Ca2+ байланыстыратын EF қолдарының саны бойынша айырмашылығына байланысты әртүрлі кіші топтарға жіктеледі.
Calbindins are three different calcium binding proteins: calbindin, calretinin and S100G. They were originally described as vitamin D dependent calcium binding proteins in the intestine and kidney of chicks and mammals. They are now classified in different subfamilies as they differ in the number of Ca2+ binding EF hands.
Калбидин 1
Calbindin 1 немесе жай ғана calbindin алғаш рет құстардың ішегінде, содан кейін сүтқоректілердің бүйректерінде табылды. Ол сондай-ақ көптеген нейрондық және эндокриндік жасушаларда, әсіресе мидың шағыршық бөлігінде (церебеллумда) экспрессияланады. Бұл адамда CALB1 генімен кодталған 28 кДа ақуыз. Calbindin құрамында 4 белсенді кальций байланыстыру домені және кальций байланыстыру қабілетін жоғалтқан 2 модификацияланған домен бар. Calbindin кальций буфері және кальций сенсоры ретінде әрекет етеді және EF1, EF3, EF4 және EF5 циклдерінің EF қолдарында төрт Ca2+ ионын ұстай алады. Тышқанның calbindin құрылымы алғаш рет ядролық магниттік резонанс арқылы шешілді және бұл әдіспен анықталған ең ірі ақуыздардың бірі болды. Ол 44% спиральді құрылымға ие, оның ішінде 14 спираль 117 аминқышқыл қалдығын қамтиды, ал 4% бета-парақ 9 жіптен тұрады және 13 аминқышқыл қалдығынан құралған. 2018 жылы адамның calbindin рентгендік кристалдық құрылымы жарияланды (PDB коды 6FIE). Тышқан мен адам изоформаларының аминқышқыл тізбегінің 98% бірдей болғанына қарамастан, ядролық магниттік резонанс және кристалдық құрылым арасында айырмашылықтар байқалды. Кіші бұрышты рентген сәулесінің шашырауы көрсеткендей, кристалдық құрылым, ядролық магниттік резонанспен анықталған құрылыммен салыстырғанда, ерітіндідегі calbindin қасиеттерін жақсырақ болжайды. Calbindin көптеген тіндерде, әсіресе тауықтың ішегінде D витаминіне жауап беретін ген болып табылады, онда ол кальцийдің сіңуіне тікелей қатысады. Мида оның синтезі D витаминіне тәуелсіз.
Calbindin 1 or simply calbindin was first shown to be present in the intestine in birds and then found in the mammalian kidney. It is also expressed in a number of neuronal and endocrine cells, particularly in the cerebellum. It is a 28 kDa protein encoded in humans by the CALB1 gene. Calbindin contains 4 active calcium binding domains, and 2 modified domains that have lost their calcium binding capacity. Calbindin acts as a calcium buffer and calcium sensor and can hold four Ca2+ in the EF hands of loops EF1, EF3, EF4 and EF5. The structure of rat calbindin was originally solved by nuclear magnetic resonance and was one of the largest proteins then to be determined by this technique. it is 44% helical with 14 helices containing 117 residues, and 4% beta sheet with 9 strands containing 13 residues. In 2018 the X ray crystal structure of human calbindin was published (PDB entry 6FIE). There were differences observed between the nuclear magnetic resonance and crystal structure despite 98% sequence identity between the rat and human isoforms. Small angle X ray scattering indicates that the crystal structure better predicts the properties of calbindin in solution compared with the structure determined by nuclear magnetic resonance. Calbindin is a vitamin D–responsive gene in many tissues, in particular the chick intestine, where it has a clear function in mediating calcium absorption. In the brain, its synthesis is independent of vitamin D.
Кальбидин 2 (кальретинин)
Калретинин, сонымен қатар кальбидин 2 деп те аталады, 29 кДа салмақты ақуыз, кальбидин 1-мен 58% гомологиялық байланысы бар және көбінесе жүйке тіндерінде табылады. Адамдарда ол CALB2 генімен кодталады және бұрын кальбидин D29k деп белгілі болған.
Calretinin, also known as calbindin 2, is a 29 kDa protein with 58% homology to calbindin 1 and principally found in nervous tissues. It is encoded in humans by the CALB2 gene and was formerly known as calbindin D29k.
Кальбиндин 3 (S100G)
S100G, бұрын calbindin 3 және calbindin D9k деп аталатын, сүтқоректілердің энтероциттерінде (ішек эпителийлік жасушаларында) кездеседі. S100G кейбір сүтқоректілердің бүйректері мен жатырында да табылады. Адамда ол CALB3 деп те аталатын S100G генімен кодталады. Дегенмен, кальций байланыстыру домендерінен (EF қолдары) басқа, кальбидин 1 мен S100G арасында гомология жоқ: S100G-нің екі EF қолы бар, ал кальбидин 1-нің алты EF қолы бар. Кальбидин 1 және 2-ден айырмашылығы, S100G кальций байланыстыратын ақуыздардың S100 отбасының мүшесі болып табылады. S100G энтероциттер арқылы кальцийдің апикальдық жағынан, кіруі TRPV6 кальций каналымен реттелетін жерден, базальтеральдық жағына, онда PMCA1 сияқты кальций сорғылары кальцийді қанға сору үшін жасушалық аденозин трифосфатын пайдаланады, тасымалдауға қатысады. Энтероцит цитоплазмасы арқылы кальцийдің тасымалдануы ішекте кальцийдің сіңуіне шектеу қоятын фактор болып көрінеді; кальбидиннің болуы жасуша арқылы өтетін кальций мөлшерін арттырады, бірақ еркін концентрацияны жоғарылатпайды. S100G базальтеральдық кальций сорғыш АТФ-азаларын да ынталандыруы мүмкін. S100G экспрессиясы, кальбидин 1-ге ұқсас, белсенді D витаминінің метаболиті кальцитриолмен ынталандырылады, бірақ нақты механизмдері әлі де даулы. D витамині рецепторы экспрессияланбаған егеуқұйрықтарда S100G азырақ кездеседі, бірақ ол толығымен жоқ емес.
S100G, formerly calbindin 3 and calbindin D9k, is present in mammalian enterocytes (epithelial cells of the intestine). S100G can also be found in the kidney and uterus in some mammalian species. It is encoded in humans by the S100G gene which has also been termed CALB3. Nonetheless, there is no homology between calbindin 1 and S100G, apart from their calcium binding domains (EF hands): S100G has two EF hands, and calbindin 1 has six. Unlike calbindin 1 and 2, S100G is a member of the S100 family of calcium binding proteins. S100G mediates the transport of calcium across the enterocytes from the apical side, where entry is regulated by the calcium channel TRPV6, to the basolateral side, where calcium pumps such as PMCA1 utilize intracellular adenosine triphosphate to pump calcium into the blood. The transport of calcium across the enterocyte cytoplasm appears to be rate limiting for calcium absorption in the intestine; the presence of calbindin increases the amount of calcium crossing the cell without raising the free concentration. S100G may also stimulate the basolateral calcium pumping ATPases. Expression of S100G, like that of calbindin 1, is stimulated by the active vitamin D metabolite, calcitriol although the precise mechanisms are still controversial. In mice in which the vitamin D receptor is not expressed, S100G is less abundant, but not absent.
Ашылу
Д витаминіне тәуелді кальций байланыстыратын ақуыздар тауық ішегінің цитозольдік фракцияларында, кейін сүтқоректілердің ішегі мен бүйректерінде Корнелл университетінің Роберт Вассерманды қоса алған зерттеушілермен табылды. Бұл ақуыздар микромолярлық деңгейде кальциймен байланысады және Д витамині жетіспейтін жануарларда олардың саны күрт төмендейді. Осы жануарларды кальцитриол сияқты Д витаминінің метаболиттерімен емдеу арқылы олардың өндірілуін қоздыруға болады. Олар шамамен 9 кДа және 28 кДа молекулалық салмағы бар екі түрлі өлшемде кездесті және кальбиндиндер деп атау алды.
Vitamin D dependent calcium binding proteins were discovered in the cytosolic fractions of chicken intestine, and later in mammalian intestine and kidney, by researchers including Robert Wasserman of Cornell University. Such proteins bound calcium in the micromolar range and were greatly reduced in vitamin D deficient animals. Expression could be induced by treating these animals with vitamin D metabolites such as calcitriol. They were found to exist in two distinct sizes with a molecular weight of approximately 9 kDa and 28 kDa, and they were renamed calbindins.