La calmoduline est une petite protéine qui lie le calcium dans les cellules. Il est important dans la régulation d’un certain nombre de processus cellulaires différents, car la signalisation calcique est un moyen courant de transmettre des signaux à la fois entre et dans les cellules. Une abréviation pour cette protéine est CaM.
Les cellules eucaryotes, telles que celles des humains, sont entourées d’une membrane appelée membrane plasmique et contiennent des structures liées à la membrane, telles que le réticulum endoplasmique (RE) et le réticulum sarcoplasmique (SR). Ces structures contiennent des réserves de calcium, mais le cytosol de la cellule – le contenu semblable à un gel entre les membranes – contient 10,000 XNUMX fois moins de calcium que le liquide à l’extérieur des cellules.
La grande différence de taux de calcium entre le cytosol et l’extérieur de la cellule permet à la cellule d’utiliser ce gradient différentiel pour introduire du calcium comme moyen de signaler les réponses. Il existe de nombreuses protéines qui se lient au calcium, mais la calmoduline est la protéine modulée par le calcium la plus courante. De nombreuses protéines qui la lient sont incapables de répondre directement au calcium et doivent s’appuyer sur cette protéine de liaison au calcium comme capteur de calcium. Alors que de nombreuses protéines sont activées par le calcium, d’autres sont sujettes à une inhibition. Les réponses induites par la CaM vont de la croissance nerveuse et de la mémoire à l’inflammation et au métabolisme.
Un exemple classique du rôle de la calmoduline dans le métabolisme est la régulation de la dégradation des réserves de glycogène du corps pour l’énergie. Le glycogène est un polymère de stockage du glucose, et sa dégradation est initiée par les hormones. La liaison de ces hormones aux récepteurs cellulaires sur la membrane plasmique entraîne un transporteur de calcium augmentant les niveaux de calcium dans la cellule.
À mesure que les niveaux de calcium augmentent dans le cytosol, le calcium se lie à la calmoduline et modifie la conformation de la protéine. Le complexe calcium-calmoduline se lie au transporteur de calcium, augmentant d’abord, puis diminuant le transport du calcium dans la cellule. Une fois que les niveaux de calcium sont revenus à la normale, le CaM se dissocie du calcium.
Il s’agit d’un exemple d’utilisation d’un messager secondaire, dans lequel le premier signal est une hormone transmettant son message extracellulaire à la surface cellulaire. La transmission du signal à l’intérieur de la cellule est réalisée par un composé secondaire, en l’occurrence le calcium. Ce processus en deux étapes peut considérablement amplifier une réponse cellulaire.
Il existe un autre niveau de régulation du métabolisme du glycogène qui représente un moyen supplémentaire par lequel la CaM peut exercer un contrôle sur les réactions. Il peut agir sur une calmoduline kinase – un sous-groupe de kinases spécialisées pour répondre à la calmoduline. Les kinases ajoutent un groupe phosphate aux protéines et la dégradation du glycagon est effectuée par une enzyme appelée phosphorylase kinase, qui possède plusieurs sous-unités. L’un d’eux est une unité de régulation et nécessite une liaison par CaM pour l’activité.
La calmoduline est située à de nombreux endroits dans la cellule, y compris les membranes ER et SR. Il agit également dans la signalisation au sein de la cellule. Cette molécule a des structures similaires parmi divers organismes, indiquant que sa structure est très importante pour sa fonction. La diversité des processus médiés par la liaison de la calmoduline est un indicateur de l’importance du calcium dans la régulation des réponses cellulaires.