La bomba de calcio

La bomba de calcio (o Ca²⁺-ATPasa) de la membrana plasmática se ha reconocido como la enzima fundamental en la regulación de la concentración citoplasmática basal de este catión. La Ca²⁺-ATPasa de la membrana plasmática es estimulada por calmodulina (CaM), su modulador proteico natural (Fig. 1), fosfolípidos acídicos y ácidos grasos poli-insaturados de cadena larga (15). También puede ser estimulada mediante fosforilación por la protein-quinasa A y por la protein-quinasa C. La proteólisis parcial de la enzima simula el efecto de la CaM (1), lo cual ha permitido elaborar un modelo mediante el cual la CaM removería una compuerta auto-inhibitoria de la enzima permitiendo así un mayor acceso de los sustratos (Ca²⁺ y ATP) al sitio activo (2, 12, 13).

Estructura tridimensional de la Calmodulina Se puede observar los 4 dominios de union de calcio y el alto contenido de estructura ahelices.

Modelo de la estructura tridimensional de la calmodulina (a) y de su interaccion con la quinasa de la cadena ligera de la miosina.Se puede observar como la calmodulina se pliega alrededor del sitio de interaccion con la quinasa. Este modelo expone la altisima flexibilidad de la calmodulina.

Fig. 1 Modelo de Interacción de la calmodulina con la Ca²⁺-ATPasa en presencia de Ca²⁺. El modelo destaca que la interacción es directa, lo cual permite la purificación de la enzima mediante una columna de afinidad con calmodulina-agarosa.

La actividad de la enzima también puede ser incrementada mediante la auto-agregación de la enzima, lo cual permite sugerir que la enzima podría presentar una transición de monómero a dímero (20). Los solventes orgánicos como el dimetilsulfóxido y los poli-alcoholes también simulan el efecto estimulatorio de la CaM (3, 4, 6), lo cual sugiere que también actúan removiendo la mencionada compuerta auto-inhibitoria

Fig 2. Modelo de Interacción de distintos efectores sobre la Ca²⁺-ATPasa de la membrana plasmática. El modelo muestra de la remoción de la compuerta autoinhibitoria mediante la unión de esta a diferentes ligandos o mediante proteólisis parcial. En todos los casos, la resultante es la misma: Un incremento en la accesibilidad de los sustratos

Tomando en cuenta que la interacción de la Ca²⁺-ATPasa con la CaM es directa, la enzima puede ser purificada a homogeneidad a partir de membranas asiladas de eritrocitos humanos, solubilizadas con detergente, mediante la utilización de una columna de afinidad de calmodulina unida covalentemente a una matriz de agarosa (1), de la cual se eluye al quelar el calcio del medio.

Fig. 3 Electroforesis en gel de poliacrilamida del producto de elución de la columna de afinidad de calmodulina-agarosa luego de la quelación del Ca²⁺ con EGTA. El gel muestra una banda única de 140.000 Da., correspondiente a la Ca²⁺-ATPasa. A la izquierda, las bandas corresponden a patrones de peso molecular conocido.