Calcineurin ist ein Proteinenzym, das manchmal als Proteinphosphatase 3 bekannt ist. Dieses Protein ist eine Phosphatase, was bedeutet, dass es durch Entfernen von Phosphatgruppen von anderen Makromolekülen funktioniert. Die Wirkung dieser Aktion variiert je nach Substrat, beinhaltet jedoch häufig das Ein- oder Ausschalten anderer Enzyme.
Dieses Enzym hat mehrere wichtige Aufgaben im menschlichen Körper. Calcineurin kann die Immunantwort unterstützen, indem es die als T-Zellen bekannten Immunzellen aktiviert. Es kann aufgrund seiner Wirkung auf bestimmte Gehirnrezeptoren auch eine Rolle bei der Regulierung des Arbeitsgedächtnisses und der Aufmerksamkeit spielen. Bei Diabetikern kann es dazu führen, dass Pankreaszellen richtig funktionieren.
Calcineurin ist Teil eines Signalweges, über den es seine Wirkung auf T-Zellen ausüben kann. Wenn diese T-Zellen Eindringlinge erkennen, lassen sie Kalzium in ihr Zytoplasma. Dieser Anstieg des Kalziums aktiviert Calcineurin über regulatorische Proteine.
Nach der Aktivierung entfernt Calcineurin ein Phosphat aus dem Enzym, das als „nuklearer Faktor der aktivierten T-Zelle, zytoplasmatisch“ (NFATc) bezeichnet wird. NFATc wird dann aktiviert und wandert vom Zytoplasma in den Zellkern, wo es die Genexpression und Produktion von Interleukin-2 (IL-2) fördert. NFATc wird schnell aus dem Zellkern ausgeschieden, daher muss Calcineurin kontinuierlich aktiviert werden, damit die IL-2-Produktion fortgesetzt werden kann.
IL-2 wiederum aktiviert T-Helferzellen, die als Zytokine bezeichnete Signalproteine produzieren. Diese Zytokine fördern eine Immunantwort von mehreren Typen von Immunzellen. Calcineurin ist daher ein wesentlicher Bestandteil des Immunsystems.
Der gleiche Stoffwechselweg mit Calcinuerin und NFATc wird in Neuronen verwendet. Wenn sie stimuliert werden, lassen Neuronen Kalzium in ihr Zytoplasma und aktivieren dieses Enzym. Dieser Prozess hat den Nettoeffekt, dass Axone zu anderen Neuronen geleitet und Verbindungen gestärkt werden. Der Hippocampus, eine Gehirnregion, die am Gedächtnis beteiligt ist, ist der Ort, an dem dieser Prozess bei der Arbeit beobachtet wurde und der für die integrale Rolle des Enzyms beim Lernen und Gedächtnis verantwortlich ist.
Dieses Enzym scheint für die richtige Entwicklung des Fötus unerlässlich zu sein. Studien haben gezeigt, dass das Calcineurin- und NFATc-System an der Entwicklung und Funktion der Lunge beteiligt ist. Es wurde auch gefunden, dass das gleiche System bei der Expression von Genen hilft, die an der Herzklappenentwicklung beteiligt sind. Im Herzen wird Calcineurin nur an den Tagen aktiviert, an denen sich die Herzklappe bildet.
Bei Erwachsenen kann dieses Enzym immer noch das Herz beeinflussen. Während Stressphasen in der Entwicklung wachsen Herzzellen in einem Zustand, der als Hypertrophie bekannt ist. Ein Überangebot an einer mangelhaften Form bewirkt, dass sich dieser Effekt bis ins Erwachsenenalter überträgt. Wenn dieser Effekt bei einer Person mit Bluthochdruck auftritt, kann dies sehr gefährlich sein.