الكالمودولين

📅 آخر تحديث: ١٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة
بنية اللولب-الحلقة-اللولب لنمط اليد EF المرتبط بالكالسيوم

الكالمودولين ( CaM ) (اختصارًا لبروتين مُعدَّل بالكالسيوم ) هو بروتين وسيط متعدد الوظائف يرتبط بالكالسيوم، ويُعبَّر عنه في جميع الخلايا حقيقية النواة . [ 1 ] وهو هدف داخل خلوي للرسول الثانوي Ca2 + ، ويُعد ارتباط Ca2 + ضروريًا لتنشيط الكالمودولين. بمجرد ارتباطه بـ Ca2 + ، يعمل الكالمودولين كجزء من مسار نقل إشارة الكالسيوم عن طريق تعديل تفاعلاته مع بروتينات مستهدفة مختلفة مثل الكينازات أو الفوسفاتازات . [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

بناء

الكالمودولين بروتين صغير ومحفوظ للغاية، يتكون من 148 حمضًا أمينيًا (16.7 كيلو دالتون). يحتوي البروتين على نطاقين كرويين متناظرين تقريبًا (النطاق N والنطاق C)، يحتوي كل منهما على زوج من وحدات EF-hand [ 5 ] يفصل بينهما رابط مرن، ليصبح المجموع أربعة مواقع ارتباط لأيونات الكالسيوم (Ca2 +) ، اثنان في كل نطاق كروي. [ 6 ] في حالة خلو البروتين من أيونات الكالسيوم ، تكون الحلزونات التي تُشكل وحدات EF-hand الأربعة مُنكمشة في وضعية مُدمجة، ويكون الرابط المركزي غير مُنتظم؛ [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] أما في حالة تشبع البروتين بأيونات الكالسيوم ، فتتخذ حلزونات EF-hand وضعية مفتوحة عمودية تقريبًا على بعضها البعض، ويُشكل الرابط المركزي حلزون ألفا مُمتد في البنية البلورية، [ 5 ] [ 6 ] ولكنه يبقى غير مُنتظم إلى حد كبير في المحلول. [ 9 ] يتمتع النطاق C بألفة ارتباط أعلى لأيونات الكالسيوم (Ca2 +) مقارنةً بالنطاق N. [ 10 ] [ 11 ]

يُشابه الكالمودولين في بنيته التروبونين C ، وهو بروتين آخر يرتبط بأيونات الكالسيوم (Ca2 +) ويحتوي على أربعة أنماط من نوع EF-hand. [ 5 ] [ 12 ] ومع ذلك، يحتوي التروبونين C على حلزون ألفا إضافي في طرفه الأميني، ويرتبط بشكل دائم بهدفه، التروبونين I. ولذلك، لا يُظهر نفس التنوع في التعرف على الهدف الذي يُظهره الكالمودولين.

أهمية المرونة في الكالمودولين

تُعزى قدرة الكالمودولين على التعرّف على نطاق واسع من البروتينات المستهدفة إلى حد كبير إلى مرونته البنيوية. [ 13 ] فبالإضافة إلى مرونة نطاق الربط المركزي، يخضع النطاقان N وC لدورات تشكيلية مفتوحة ومغلقة في حالة ارتباطه بأيونات الكالسيوم (Ca2 +) . [ 9 ] كما يُظهر الكالمودولين تنوعًا بنيويًا كبيرًا، ويخضع لتقلبات تشكيلية ملحوظة عند ارتباطه بالبروتينات المستهدفة. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] علاوة على ذلك، تسمح الطبيعة الكارهة للماء السائدة للارتباط بين الكالمودولين ومعظم البروتينات المستهدفة بالتعرّف على نطاق واسع من تسلسلات البروتينات المستهدفة. [ 14 ] [ 17 ] مجتمعةً، تُمكّن هذه الخصائص الكالمودولين من التعرّف على حوالي 300 بروتين مستهدف [ 18 ] تُظهر مجموعة متنوعة من أنماط تسلسل ارتباط الكالمودولين.

الآلية

تُظهر هذه الصورة تغيرات في بنية الكالمودولين. على اليسار يظهر الكالمودولين بدون كالسيوم، وعلى اليمين يظهر الكالمودولين مع الكالسيوم. تُشير النجوم الحمراء إلى مواقع ارتباط البروتينات المستهدفة.
بنية محلول نطاق الطرف الكربوكسيلي للكالمودولين Ca2 +
بنية محلول نطاق الطرف الأميني للكالمودولين Ca2 +

يؤدي ارتباط أيونات الكالسيوم (Ca2 +) بنطاقات EF إلى فتح نطاقي N وC، مما يكشف عن أسطح ارتباط كارهة للماء بالهدف. [ 6 ] تتفاعل هذه الأسطح مع أجزاء غير قطبية مكملة على البروتينات المستهدفة، تتكون عادةً من مجموعات من الأحماض الأمينية الضخمة الكارهة للماء، يفصل بينها 10-16 حمضًا أمينيًا قطبيًا و/أو قاعديًا. [ 18 ] [ 14 ] يسمح النطاق المركزي المرن للكالمودولين للبروتين بالالتفاف حول هدفه، على الرغم من وجود طرق ارتباط بديلة معروفة. ترتبط الأهداف "التقليدية" للكالمودولين، مثل كينازات السلسلة الخفيفة للميوسين و CaMKII ، فقط بالبروتين المرتبط بأيونات الكالسيوم (Ca2 +) ، بينما ترتبط بعض البروتينات، مثل قنوات NaV وبروتينات IQ-motif ، بالكالمودولين أيضًا في غياب أيونات الكالسيوم (Ca2 +) . [ 14 ] يؤدي ارتباط الكالمودولين إلى إعادة ترتيبات توافقية في البروتين المستهدف عبر "التوافق المستحث المتبادل"، [ 19 ] مما يؤدي إلى تغييرات في وظيفة البروتين المستهدف.

يُظهر ارتباط الكالسيوم بالكالمودولين تعاونية ملحوظة ، [ 5 ] [ 11 ] مما يجعل الكالمودولين مثالًا فريدًا لبروتين أحادي السلسلة (أحادي الارتباط) ذي ارتباط تعاوني . علاوة على ذلك، يُغير ارتباط الهدف من ألفة ارتباط الكالمودولين بأيونات الكالسيوم (Ca2 +) ، [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] مما يسمح بتفاعل ألوستيري معقد بين الكالسيوم (Ca2 +) وتفاعلات ارتباط الهدف. [ 23 ] يُعتقد أن هذا التأثير لارتباط الهدف على ألفة الكالسيوم (Ca2 +) يسمح بتنشيط الكالسيوم (Ca2 +) للبروتينات المرتبطة بالكالمودولين بشكل دائم، مثل قنوات البوتاسيوم المنشطة بالكالسيوم (SK) ذات الموصلية المنخفضة. [ 24 ]

على الرغم من أن الكالمودولين يعمل بشكل أساسي كبروتين رابط لأيونات الكالسيوم (Ca2 +) ، إلا أنه يرتبط أيضًا بأيونات معدنية أخرى. فعلى سبيل المثال، في وجود تراكيز نموذجية داخل الخلايا لأيونات المغنيسيوم (Mg2 + ) (0.5-1.0 ملي مولار) وتراكيز طبيعية لأيونات الكالسيوم (Ca2 + ) (100 نانومولار)، تكون مواقع ارتباط الكالسيوم في الكالمودولين مشبعة جزئيًا على الأقل بأيونات المغنيسيوم . [ 25 ] ويتم إزاحة أيونات المغنيسيوم هذه بواسطة تراكيز أعلى من أيونات الكالسيوم الناتجة عن عمليات الإشارات الخلوية. وبالمثل، قد يتم إزاحة أيونات الكالسيوم نفسها بواسطة أيونات معدنية أخرى، مثل اللانثانيدات ثلاثية التكافؤ، التي ترتبط بمواقع ارتباط الكالمودولين بقوة أكبر من أيونات الكالسيوم . [ 26 ] [ 27 ] على الرغم من أن هذه الأيونات تشوه بنية الكالمودولين [ 28 ] [ 29 ] ، وهي عمومًا غير ذات أهمية فسيولوجية نظرًا لندرتها في الجسم الحي ، إلا أنها مع ذلك تُستخدم على نطاق واسع في الأبحاث العلمية كمؤشرات لبنية الكالمودولين ووظيفته. [ 30 ] [ 31 ] [ 26 ]

دورها في الحيوانات

يُساهم الكالمودولين في العديد من العمليات الحيوية الهامة، مثل الالتهاب ، والتمثيل الغذائي ، والاستماتة الخلوية ، وانقباض العضلات الملساء ، والحركة داخل الخلايا، والذاكرة قصيرة المدى وطويلة المدى ، والاستجابة المناعية . [ 32 ] [ 33 ] يُشارك الكالسيوم في نظام الإشارات داخل الخلايا من خلال عمله كناقل ثانٍ قابل للانتشار للمحفزات الأولية. ويتم ذلك عن طريق الارتباط بأهداف مختلفة داخل الخلية، بما في ذلك عدد كبير من الإنزيمات ، وقنوات الأيونات ، والأكوابورينات ، وبروتينات أخرى. [ 4 ] يُعبَّر عن الكالمودولين في أنواع عديدة من الخلايا، ويمكن أن يتواجد في مواقع مختلفة داخل الخلية، بما في ذلك السيتوبلازم ، أو داخل العضيات ، أو مرتبطًا بأغشية البلازما أو أغشية العضيات، ولكنه يوجد دائمًا داخل الخلايا. [ 33 ] العديد من البروتينات التي يرتبط بها الكالمودولين غير قادرة على الارتباط بالكالسيوم بنفسها، وتستخدم الكالمودولين كمستشعر للكالسيوم وناقل للإشارة. يمكن للكالمودولين أيضًا الاستفادة من مخازن الكالسيوم في الشبكة الإندوبلازمية والشبكة الساركوبلازمية . ويخضع الكالمودولين لتعديلات ما بعد الترجمة، مثل الفسفرة والأسيتلة والمثيلة والتحلل البروتيني ، ولكل منها القدرة على تعديل وظائفه .

أمثلة محددة

دورها في انقباض العضلات الملساء

الكالمودولين المرتبط بببتيد من كيناز MLC ( PDB : 2LV6 )

يلعب الكالمودولين دورًا هامًا في اقتران الإثارة بالانقباض (EC) وبدء دورة الجسور العرضية في العضلات الملساء ، مما يؤدي في النهاية إلى انقباضها. [ 34 ] ولتنشيط انقباض العضلات الملساء، يجب فسفرة رأس السلسلة الخفيفة للميوسين . تتم هذه الفسفرة بواسطة كيناز السلسلة الخفيفة للميوسين (MLC) . يُنشط هذا الكيناز بواسطة الكالمودولين عند ارتباطه بالكالسيوم، مما يجعل انقباض العضلات الملساء معتمدًا على وجود الكالسيوم، من خلال ارتباط الكالمودولين وتنشيط كيناز السلسلة الخفيفة للميوسين. [ 34 ]

تؤثر الكالمودولين على انقباض العضلات بطريقة أخرى، وهي التحكم في حركة أيونات الكالسيوم (Ca2 +) عبر غشاء الخلية وغشاء الشبكة الساركوبلازمية . إذ يمكن للكالمودولين المرتبط بالكالسيوم تثبيط قنوات الكالسيوم ، مثل مستقبلات الريانودين في الشبكة الساركوبلازمية، مما يؤثر على مستويات الكالسيوم الكلية في الخلية. [ 35 ] تعمل مضخات الكالسيوم على نقل الكالسيوم من السيتوبلازم أو تخزينه في الشبكة الإندوبلازمية ، ويساعد هذا التحكم في تنظيم العديد من العمليات اللاحقة.

تُعد هذه وظيفة بالغة الأهمية للكالمودولين لأنه يلعب دورًا غير مباشر في كل عملية فسيولوجية تتأثر بانقباض العضلات الملساء ، مثل الهضم وانقباض الشرايين (مما يساعد على توزيع الدم وتنظيم ضغط الدم ). [ 36 ]

دورها في عملية الأيض

يلعب الكالمودولين دورًا مهمًا في تنشيط كيناز الفوسفوريلاز ، مما يؤدي في النهاية إلى فصل الجلوكوز عن الجليكوجين بواسطة فوسفوريلاز الجليكوجين . [ 37 ]

يلعب الكالمودولين دورًا هامًا في استقلاب الدهون من خلال تأثيره على الكالسيتونين . الكالسيتونين هرمون ببتيدي يخفض مستويات الكالسيوم (Ca2 +) في الدم وينشط سلسلة بروتينات Gs التي تؤدي إلى إنتاج cAMP. يمكن تثبيط عمل الكالمودولين عن طريق منع عمل الكالسيتونين، مما يشير إلى أن الكالمودولين يلعب دورًا حاسمًا في تنشيط الكالسيتونين. [ 37 ]

دوره في الذاكرة قصيرة المدى وطويلة المدى

يلعب بروتين كيناز II المعتمد على الكالسيوم/الكالمودولين ( CaMKII ) دورًا حاسمًا في نوع من اللدونة المشبكية يُعرف باسم التقوية طويلة الأمد (LTP)، والذي يتطلب وجود الكالسيوم/الكالمودولين. يُساهم CaMKII في فسفرة مستقبلات AMPA ، مما يزيد من حساسيتها. [ 38 ] علاوة على ذلك، تُشير الأبحاث إلى أن تثبيط CaMKII يُعيق التقوية طويلة الأمد. [ 38 ]

دورها في النباتات

يحتوي نبات الذرة الرفيعة على جينات تستجيب لدرجة الحرارة. تساعد هذه الجينات النبات على التكيف في الظروف الجوية القاسية مثل البيئات الحارة والجافة .

بينما تحتوي الخمائر على جين واحد فقط للكالمودولين، فإن النباتات والفقاريات تحتوي على شكل محفوظ تطوريًا من جينات الكالمودولين. ويكمن الاختلاف بين النباتات والحيوانات في إشارات الكالسيوم (Ca2 +) في أن النباتات تحتوي على عائلة موسعة من الكالمودولين بالإضافة إلى الشكل المحفوظ تطوريًا. [ 39 ] تلعب الكالمودولينات دورًا أساسيًا في نمو النبات وتكيفه مع المؤثرات البيئية.

يلعب الكالسيوم دورًا أساسيًا في السلامة الهيكلية لجدار الخلية ونظام أغشيتها. مع ذلك، قد تكون المستويات العالية من الكالسيوم سامة لعملية استقلاب الطاقة الخلوية في النبات، ولذا، يُحافظ على تركيز أيونات الكالسيوم (Ca2 + ) في السيتوسول عند مستوى دون الميكرومولار عن طريق نقلها إما إلى الفراغ بين الخلايا أو إلى تجويف العضيات الخلوية. تعمل نبضات الكالسيوم الناتجة عن زيادة تدفق الكالسيوم إلى داخل الخلية وخارجها كإشارات خلوية استجابةً للمؤثرات الخارجية كالهرمونات والضوء والجاذبية وعوامل الإجهاد اللاأحيائي، وكذلك التفاعلات مع مسببات الأمراض. [ 40 ]

تحتوي النباتات على بروتينات مرتبطة بالكالمودولين (CMLs) بالإضافة إلى بروتينات الكالمودولين النموذجية. تتشابه بروتينات CMLs مع بروتينات الكالمودولين النموذجية في الأحماض الأمينية بنسبة 15% تقريبًا. يحتوي نبات رشاد أذن الفأر (Arabidopsis thaliana) على حوالي 50 جينًا مختلفًا لبروتينات CML، [ 41 ] مما يثير التساؤل حول وظيفة هذه البروتينات المتنوعة في وظائف الخلية. تُظهر جميع أنواع النباتات هذا التنوع في جينات CML. تختلف بروتينات الكالمودولين وبروتينات CMLs في قدرتها على الارتباط بالإنزيمات المنظمة بواسطة الكالمودولين وتنشيطها داخل الخلية . كما وُجد أن بروتينات الكالمودولين وبروتينات CMLs تتواجد في عضيات خلوية مختلفة.

نمو النبات وتطوره

في نبات الأرابيدوبسيس، يؤدي البروتين DWF1 دورًا إنزيميًا في التخليق الحيوي للبراسينوستيرويدات، وهي هرمونات ستيرويدية ضرورية لنمو النبات. يحدث تفاعل بين الكالمودولين (CaM) وDWF1، ونظرًا لعدم قدرة DWF1 على الارتباط بالكالمودولين، فإنه يعجز عن إنتاج نمط نمو طبيعي في النبات. لذا، يُعد الكالمودولين ضروريًا لوظيفة DWF1 في نمو النبات.

من المعروف أيضاً أن البروتينات الرابطة للكالمودولين تنظم التطور التكاثري في النباتات. فعلى سبيل المثال، يعمل بروتين كيناز الرابط للكالمودولين في التبغ كمثبط للإزهار. ومع ذلك، يتواجد هذا البروتين أيضاً في النسيج الإنشائي القمي للساق في التبغ، ويؤدي ارتفاع تركيزه في هذا النسيج إلى تأخر انتقال النبات إلى مرحلة الإزهار.

يُعد كيناز مستقبلات الموقع S (SRK) كيناز بروتين آخر يتفاعل مع الكالمودولين (CaM). ويشارك SRK في استجابات عدم التوافق الذاتي المتعلقة بتفاعلات حبوب اللقاح مع الميسم في نبات الكرنب .

تُشارك أهداف الكالمودولين في نبات الأرابيدوبسيس في نمو حبوب اللقاح وإخصابها. وتُعدّ ناقلات أيونات الكالسيوم ضرورية لنمو أنبوب اللقاح ، لذا يُحافظ على تدرج ثابت لأيونات الكالسيوم عند قمة أنبوب اللقاح لاستطالته أثناء عملية الإخصاب. وبالمثل، يُعدّ الكالمودولين ضروريًا أيضًا عند قمة أنبوب اللقاح، حيث يتمثل دوره الأساسي في توجيه نمو أنبوب اللقاح.

التفاعل مع الميكروبات

تكوين العقد

يلعب الكالسيوم (Ca2 +) دورًا هامًا في تكوين العُقيدات الجذرية في البقوليات. يُعد النيتروجين عنصرًا أساسيًا للنباتات، والعديد من البقوليات، غير القادرة على تثبيت النيتروجين بشكل مستقل، ترتبط تكافليًا ببكتيريا مُثبِّتة للنيتروجين تُختزله إلى أمونيا. يتطلب هذا التفاعل بين البقوليات وبكتيريا الريزوبيوم وجود عامل Nod الذي تُنتجه هذه البكتيريا. تتعرف خلايا الشعيرات الجذرية ، المشاركة في تكوين العُقيدات الجذرية في البقوليات، على عامل Nod. تتميز استجابات الكالسيوم (Ca2 +) المتنوعة بمشاركتها في التعرف على عامل Nod. يحدث تدفق للكالسيوم (Ca2 +) عند طرف الشعيرة الجذرية في البداية، يليه تذبذب متكرر للكالسيوم (Ca2 +) في السيتوبلازم، كما يحدث ارتفاع مفاجئ في تركيز الكالسيوم (Ca2 +) حول النواة. قد يكون جين DMI3، وهو جين أساسي لوظائف إشارات عامل Nod، مسؤولًا عن التعرف على إشارة الكالسيوم (Ca2 + ) . علاوة على ذلك، تُعبر العديد من جينات CaM وCML في نباتات البرسيم واللوتس عن نفسها في العُقيدات الجذرية.

الدفاع ضد مسببات الأمراض

من بين استراتيجيات الدفاع المتنوعة التي تستخدمها النباتات ضد مسببات الأمراض، تُعدّ إشارات الكالسيوم (Ca2 +) شائعة جدًا. إذ ترتفع مستويات الكالسيوم الحر في السيتوبلازم استجابةً للعدوى المرضية. وعادةً ما تُفعّل هذه الإشارات نظام الدفاع النباتي عن طريق تحفيز الجينات المرتبطة بالدفاع وموت الخلايا المفرط الحساسية. وتُعدّ الكالمودولينات (CaMs) والبروتينات الرابطة للكالمودولينات (CMLs) من العناصر التي تمّ تحديدها مؤخرًا في مسارات إشارات الدفاع النباتي. وتستجيب العديد من جينات CML في التبغ والفاصوليا والطماطم لمسببات الأمراض. ويُعدّ CML43 بروتينًا مرتبطًا بالكالمودولين، وقد تمّ عزله من جين APR134 في أوراق نبات الرشاد المقاومة للأمراض لتحليل التعبير الجيني، حيث يتمّ تحفيزه بسرعة عند تلقيح الأوراق ببكتيريا Pseudomonas syringae . وتوجد هذه الجينات أيضًا في الطماطم ( Solanum lycopersicum ). يرتبط بروتين CML43 من APR134 أيضًا بأيونات الكالسيوم (Ca2 +) في المختبر، مما يدل على أن CML43 وAPR134 يشاركان بالتالي في الإشارات المعتمدة على الكالسيوم أثناء استجابة النبات المناعية لمسببات الأمراض البكتيرية. [ 42 ] ويُحفز التعبير عن CML9 في نبات رشاد أذن الفأر (Arabidopsis thaliana) بسرعة بواسطة البكتيريا الممرضة للنباتات، والفلاجيلين ، وحمض الساليسيليك. [ 43 ] ويؤدي التعبير عن SCaM4 وSCaM5 في فول الصويا في نباتات التبغ المعدلة وراثيًا ونبات رشاد أذن الفأر إلى تنشيط الجينات المرتبطة بمقاومة مسببات الأمراض، كما ينتج عنه مقاومة معززة لمجموعة واسعة من العدوى المرضية. ولا ينطبق هذا على SCaM1 وSCaM2 في فول الصويا، وهما نظيران محفوظان للغاية من الكالمودولين (CaM). أما بروتين At BAG6 فهو بروتين رابط للكالمودولين، ويرتبط به فقط في غياب الكالسيوم (Ca2 +) ، وليس في وجوده. يُعدّ بروتين BAG6 مسؤولاً عن الاستجابة المفرطة للموت الخلوي المبرمج لمنع انتشار العدوى المرضية أو الحدّ من نموّها. ويمكن أن تؤدي الطفرات في البروتينات الرابطة للكالمودولين إلى آثار وخيمة على استجابة النباتات الدفاعية ضدّ العدوى المرضية. وتُعتبر القنوات النيوكليوتيدية الحلقية (CNGCs) قنوات بروتينية وظيفية في غشاء البلازما، تحتوي على مواقع ربط متداخلة للكالمودولين، وتنقل الكاتيونات ثنائية التكافؤ مثل الكالسيوم (Ca2 +) . ومع ذلك، لا يزال الدور الدقيق لموقع هذه القنوات في هذا المسار الدفاعي للنبات غير واضح.

استجابة النباتات للإجهاد اللاأحيائي

يُستخدم التغير في مستويات الكالسيوم داخل الخلايا كمؤشر على الاستجابات المتنوعة للمؤثرات الميكانيكية، والمعالجات الأسموزية والملحية، والصدمات الحرارية والباردة. تُظهر أنواع خلايا الجذر المختلفة استجابةً متباينةً للكالسيوم تجاه الإجهاد الأسموزي والملحي، مما يدل على خصوصية أنماط الكالسيوم على مستوى الخلية. استجابةً للإجهاد الخارجي، يُفعّل الكالمودولين (CaM) إنزيم ديكاربوكسيلاز الغلوتامات (GAD) الذي يحفز تحويل الغلوتامات إلى حمض غاما-أمينوبيوتيريك (GABA). يُعد التحكم الدقيق في تخليق GABA ضروريًا لنمو النبات، وبالتالي، فإن زيادة مستويات GABA قد تؤثر بشكلٍ جوهري على نمو النبات. لذلك، يمكن أن يؤثر الإجهاد الخارجي على نمو النبات وتطوره، ويشارك الكالمودولين في هذه الآلية للتحكم في هذا التأثير.

أمثلة نباتية

الذرة الرفيعة

يُعدّ نبات الذرة الرفيعة كائنًا نموذجيًا راسخًا، وقادرًا على التكيف مع البيئات الحارة والجافة. لهذا السبب، يُستخدم كنموذج لدراسة دور الكالمودولين في النباتات. [ 44 ] تحتوي بادرات الذرة الرفيعة على بروتين SbGRBP، وهو بروتين غني بالجليسين يرتبط بالحمض النووي الريبي . يمكن تعديل هذا البروتين تحديدًا باستخدام الحرارة كعامل إجهاد. يُشير موقعه الفريد في نواة الخلية وسيتوبلازمها إلى تفاعله مع الكالمودولين، وهو تفاعل يتطلب استخدام أيونات الكالسيوم (Ca2 +) . [ 45 ] من خلال تعريض النبات لظروف إجهاد متنوعة ، يمكن تثبيط بروتينات مختلفة تُمكّن خلايا النبات من تحمل التغيرات البيئية. وقد ثبت أن بروتينات الإجهاد المُعدّلة هذه تتفاعل مع الكالمودولين. تُصوَّر جينات CaMBP المُعبَّر عنها في الذرة الرفيعة على أنها "محصول نموذجي" لدراسة تحمل الإجهاد الحراري والجفاف .

نبات الرشاد

في دراسة أجريت على نبات رشاد أذن الفأر (Arabidopsis thaliana) ، أظهرت مئات البروتينات المختلفة إمكانية ارتباطها بالكالمودولين (CaM) في النباتات. [ 44 ]

أفراد العائلة

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ ستيفنز إف سي (أغسطس 1983). "الكالمودولين: مقدمة". المجلة الكندية للكيمياء الحيوية وبيولوجيا الخلية . 61 (8): 906-10 . doi : 10.1139/o83-115 . PMID 6313166 . 
  2. ↑ تشين د، مينز أ.ر. (أغسطس 2000). "الكالمودولين: مستشعر نموذجي للكالسيوم". اتجاهات في بيولوجيا الخلية . 10 (8): 322-328 . doi : 10.1016/S0962-8924(00)01800-6 . PMID 10884684 . 
  3. ↑ بورفيس د، أوغسطين ج، فيتزباتريك د، هول و، لامانتيا أ.س، وايت ل (2012). علم الأعصاب . ماساتشوستس: سيناور أسوشيتس. ص 95، 147، 148. ISBN  9780878936953.
  4. 1 2 "CALM1 - الكالمودولين - الإنسان العاقل - جين وبروتين CALM1" . www.uniprot.org . تاريخ الاسترجاع: 23 فبراير 2016 .
  5. 1 2 3 4 5 جيفورد جيه إل، والش إم بي، فوغل إتش جيه (يوليو 2007). "بنية وخصائص ارتباط أيونات المعادن في وحدات EF-hand الحلزونية-الحلقية-الحلزونية المرتبطة بأيونات الكالسيوم". مجلة الكيمياء الحيوية . 405 (2): 199-221 . doi : 10.1042/BJ20070255 . PMID 17590154 . 
  6. 1 2 3 4 تشين د، مينز أ.ر. (أغسطس 2000). "الكالمودولين: مستشعر نموذجي للكالسيوم". اتجاهات في بيولوجيا الخلية . 10 (8): 322-328 . doi : 10.1016/s0962-8924(00)01800-6 . PMID 10884684 . 
  7. ↑ كوبونيوا هـ، تجاندرا ن، غرزيسيك س، رين هـ، كلي س ب، باكس أ (سبتمبر 1995). "بنية محلول الكالمودولين الخالي من الكالسيوم". مجلة نيتشر للبيولوجيا التركيبية . 2 (9): 768-776 . doi : 10.1038/nsb0995-768 . PMID 7552748. S2CID 22220229 .  
  8. ↑ تشانغ م، تاناكا ت، إيكورا م (سبتمبر 1995). "التحول التوافقي الناتج عن الكالسيوم والذي تم الكشف عنه من خلال بنية محلول الكالمودولين الخالي من الكالسيوم". مجلة نيتشر للبيولوجيا التركيبية . 2 (9): 758-767 . doi : 10.1038/nsb0995-758 . PMID 7552747. S2CID 35098883 .  
  9. 1 2 تشو جيه جيه، لي إس، كلي سي بي، باكس إيه (نوفمبر 2001). "بنية محلول كالميدولين الكالسيوم (Ca2+) تكشف عن خصائص مرنة تشبه اليد لمجالاته". بيولوجيا التركيب الطبيعي . 8 (11): 990-997 . doi : 10.1038/nsb1101-990 . PMID 11685248. S2CID 4665648 .  
  10. ↑ يانغ جيه جيه، غاوثروب إيه، يي واي (أغسطس 2003). "الحصول على تقارب ارتباط الكالسيوم الخاص بموقع معين للكالمودولين". رسائل البروتين والببتيد . 10 (4): 331-45 . doi : 10.2174/0929866033478852 . PMID 14529487 . 
  11. 1 2 لينس إس، هيلمرسون أ، فورسن إس (مايو 1991). "ارتباط الكالسيوم بالكالمودولين ومجالاته الكروية" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 266 (13): 8050-4 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)92938-8 . PMID 1902469 . 
  12. ↑ هودوس أ، لوف إم إل، دومينغيز ر، غراباريك ز، كوهين سي (ديسمبر 1997). "بنى أربعة تروبونين سي مرتبط بالكالسيوم بدقة 2.0 أنغستروم: رؤى إضافية حول مفتاح الكالسيوم في عائلة الكالمودولين الفائقة" . ستراكشر . 5 (12): 1695-1711 . doi : 10.1016/s0969-2126(97)00315-8 . PMID 9438870 . 
  13. ↑ يامنيوك إيه بي، فوغل إتش جيه (مايو 2004). "تتيح مرونة الكالمودولين تفاعلات متعددة مع البروتينات والببتيدات المستهدفة". التكنولوجيا الحيوية الجزيئية . 27 (1): 33-57 . doi : 10.1385/MB:27:1: 33 . PMID 15122046. S2CID 26585744 .  
  14. 1 2 3 4 تيدو إتش، نيسن بي (نوفمبر 2013). "التنوع البنيوي لارتباط الكالمودولين بمواقعه المستهدفة" . مجلة FEBS . 280 (21): 5551-65 . doi : 10.1111/febs.12296 . PMID 23601118 . 
  15. ↑ فريدريك كيه كيه، مارلو إم إس، فالنتاين كيه جي، واند إيه جيه (يوليو 2007). "الإنتروبيا التشكيلية في التعرف الجزيئي بواسطة البروتينات" . مجلة نيتشر . 448 (7151): 325-329 . Bibcode : 2007Natur.448..325F . doi : 10.1038/nature05959 . PMC 4156320. PMID 17637663 .  
  16. ↑ غسبونر ج، كريستودولو ج، كافالي أ، بوي ج م، ريختر ب، دوبسون س م، فيندروسكولو م (مايو 2008). " آلية إزاحة التوازن المقترنة في نقل الإشارة بوساطة الكالمودولين" . ستراكشر . 16 (5): 736-46 . doi : 10.1016/j.str.2008.02.017 . PMC 2428103. PMID 18462678 .  
  17. ↑ إيشيدا هـ، فوغل هـ ج (2006). "دراسات تفاعل البروتين مع الببتيد تُظهر تنوع ارتباط الكالمودولين بالبروتين المستهدف". رسائل البروتين والببتيد . 13 (5): 455-465 . doi : 10.2174/092986606776819600 . PMID 16800798 . 
  18. 1 2 "قاعدة بيانات أهداف الكالمودولين" . مؤرشفة من الأصل في 31 يناير 2023. تم الاطلاع عليها في 27 يوليو 2020 .
  19. ↑ وانغ كيو، تشانغ بي، هوفمان إل، تريباثي إس، هوموز دي، ليو واي، وآخرون . (ديسمبر 2013). "التعرف على البروتينات واختيارها من خلال التوافق البنيوي والتوافق المُستحث المتبادل" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 110 (51): 20545-50 . Bibcode : 2013PNAS..11020545W . doi : 10.1073 / pnas.1312788110 . PMC 3870683. PMID 24297894 .   
  20. ↑ جونسون، جيه دي، سنايدر، سي، والش، إم، فلين، إم (يناير 1996). "تأثيرات كيناز سلسلة الميوسين الخفيفة والببتيدات على تبادل أيونات الكالسيوم مع مواقع ارتباط الكالسيوم الطرفية N وC للكالمودولين" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 271 (2): 761-767 . doi : 10.1074/jbc.271.2.761 . PMID 8557684. S2CID 9746955 .  
  21. ↑ بايلي، بي. إم.، فيندلاي، دبليو. إيه.، مارتن، إس. آر. (يوليو 1996). " التعرف على الهدف بواسطة الكالمودولين: تحليل حركية وقوة التفاعل باستخدام تسلسلات ببتيدية قصيرة" . علم البروتين . 5 (7): 1215-1228 . doi : 10.1002/pro.5560050701 . PMC 2143466. PMID 8819155 .  
  22. ↑ ثيوهاريس، ن. ت.، سورنسن، ب. ر.، ثيسن-توبال، ج.، شيا، م. أ. (يناير 2008). "يُقلل النمط IQ لقناة الصوديوم العصبية المعتمدة على الجهد من النوع الثاني من ألفة الكالسيوم للنطاق C من الكالمودولين". الكيمياء الحيوية . 47 (1): 112-123 . doi : 10.1021/bi7013129 . PMID 18067319 . 
  23. ↑ ستيفان إم آي، إيدلشتاين إس جيه، لو نوفير إن (أغسطس 2008). "نموذج ألوستيري للكالمودولين يفسر التنشيط التفاضلي لـ PP2B وCaMKII" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 105 (31): 10768-73 . Bibcode : 2008PNAS..10510768S . doi : 10.1073/pnas.0804672105 . PMC 2504824. PMID 18669651 .  
  24. ↑ تشانغ م، أبرامز س، وانغ ل، جيزي أ، هي ل، لين ر، وآخرون (مايو 2012). " الأساس البنيوي للكالمودولين كمستشعر ديناميكي للكالسيوم" . ستراكشر . 20 (5): 911-23 . doi : 10.1016/j.str.2012.03.019 . PMC 3372094. PMID 22579256 .   
  25. ↑ غراباريك ز (مايو 2011). "رؤى حول تعديل إشارات الكالسيوم بواسطة المغنيسيوم في الكالمودولين، والتروبونين سي، والبروتينات ذات الصلة ذات نطاق EF" . مجلة بيوشيميكا وبيوفيزيكا أكتا (BBA) - أبحاث الخلية الجزيئية . 1813 ( 5): 913-921 . doi : 10.1016/j.bbamcr.2011.01.017 . PMC 3078997. PMID 21262274 .  
  26. 1 2 بريتين إتش جي، ريتشاردسون إف إس، مارتن آر بي (ديسمبر 1976). "انبعاث التيربيوم (III) كأداة لاستكشاف مواقع ارتباط الكالسيوم (II) في البروتينات". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 98 (25): 8255-60 . Bibcode : 1976JAChS..98.8255B . doi : 10.1021/ja00441a060 . PMID 993525 . 
  27. ↑ كيلهوفر، إم سي، ديماي، جي جي، جيرارد، دي (يوليو 1980). "التيربيوم كمسبار مضيء لمواقع ارتباط الكالسيوم بالكالمودولين؛ يحتوي النطاقان الأول والثاني على مواقع ذات ألفة عالية" . رسائل FEBS . 116 (2): 269-272 . Bibcode : 1980FEBSL.116..269K . doi : 10.1016/0014-5793(80)80660-0 . PMID 7409149 . 
  28. ↑ إيدينجتون إس سي، غونزاليس إيه، ميدندورف تي آر، هالينغ دي بي، ألدريتش آر دبليو، بايز سي آر (أبريل 2018). " التنسيق مع أيونات اللانثانيدات يشوه بنية موقع الارتباط في الكالمودولين" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 115 (14): E3126– E3134. Bibcode : 2018PNAS..115E3126E . doi : 10.1073/pnas.1722042115 . PMC 5889669. PMID 29545272 .  
  29. ↑ تشاو إس إتش، سوزوكي واي، زيسك جيه آر، تشيونغ دبليو واي (يوليو 1984). "تنشيط الكالمودولين بواسطة كاتيونات معدنية مختلفة كدالة لنصف القطر الأيوني" . علم الأدوية الجزيئي . 26 (1): 75-82 . doi : 10.1016/S0026-895X(25)14991-2 . PMID 6087119 . 
  30. ↑ هوروكس الابن، دبليو دي، وسودنيك، دي آر (1981-12-01). "مجسات تألق أيونات اللانثانيد لدراسة بنية الجزيئات الحيوية الكبيرة". مجلة أبحاث الكيمياء . 14 (12): 384-392 . doi : 10.1021/ar00072a004 . ISSN 0001-4842 . 
  31. ↑ مولكوين، ب.، تينجي، ج.م.، هوروكس، و.د. (نوفمبر 1985). "توصيف ارتباط أيون اللانثانيد (III) بالكالمودولين باستخدام مطيافية التألق الضوئي". الكيمياء الحيوية . 24 (23): 6639-45 . doi : 10.1021/bi00344a051 . PMID 4084548 . 
  32. ↑ "الصفحة الرئيسية للكالمودولين" . structbio.vanderbilt.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-02-2016 .
  33. 1 2 ماكدويل ج. "كالمودولين" . أرشيف بروتين إنتربرو . تم الاسترجاع في 23 فبراير 2016 .
  34. 1 2 تانسي إم جي، لوبي-فيلبس كيه، كام كيه إي، ستول جيه تي (أبريل 1994). "الفسفرة المعتمدة على الكالسيوم لكيناز سلسلة الميوسين الخفيفة تقلل من حساسية فسفرة السلسلة الخفيفة للكالسيوم داخل خلايا العضلات الملساء" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 269 (13): 9912-20 . doi : 10.1016/S0021-9258(17)36969-7 . PMID 8144585 . 
  35. ↑ والش، م.ب. (يونيو 1994). "الكالمودولين وتنظيم انقباض العضلات الملساء". الكيمياء الحيوية الجزيئية والخلوية . 135 (1): 21-41 . doi : 10.1007/bf00925958 . PMID 7816054. S2CID 2304136 .  
  36. ↑ مارتينسن أ، ديسي س، موريل ن (31 أكتوبر 2014). "تنظيم قنوات الكالسيوم في العضلات الملساء: رؤى جديدة حول دور كيناز سلسلة الميوسين الخفيفة" . قنوات . 8 ( 5): 402-13 . doi : 10.4161/19336950.2014.950537 . PMC 4594426. PMID 25483583 .  
  37. 1 2 نيشيزاوا واي، أوكي واي، إينابا إم، أوكونو إس، يوكيوكا كيه، ميكي تي، وآخرون . (أكتوبر 1988). "الكالسيتونين بوساطة الكالسيوم / الهيمودولين على استقلاب الدهون في الفئران" . مجلة التحقيقات السريرية . 82 (4): 1165-72 . دوى : 10.1172 / jci113713 . بمك 442666 . بميد 2844851 .   
  38. 1 2 ليدو، بي. إم.، وهيلمستاد، جي. أو.، وموخرجي، إس.، وسودرلينغ، تي. آر.، ومالينكا، آر. سي.، ونيكول، آر. إيه. (نوفمبر 1995). " كيناز الكالسيوم/الكالمودولين المعتمد II والتقوية طويلة الأمد يعززان النقل المشبكي بنفس الآلية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 92 (24): 11175-11179 . Bibcode : 1995PNAS...9211175L . doi : 10.1073/pnas.92.24.11175 . PMC 40594. PMID 7479960 .  
  39. ↑ رانتي ب، ألدون د، جالود جيه بي (مايو 2006). "الكالمودولينات النباتية والبروتينات المرتبطة بالكالمودولين: آليات متعددة لفك شفرة إشارات الكالسيوم" . إشارات وسلوك النبات . 1 (3): 96-104 . Bibcode : 2006PlSiB...1...96R . doi : 10.4161/psb.1.3.2998 . PMC 2635005. PMID 19521489 .  
  40. ↑ فيردي، أمارديب س.؛ سينغ، سوبريت؛ سينغ، برابهجيت (2015). "استجابات الإجهاد اللاأحيائي في النباتات: أدوار البروتينات المنظمة بالكالمودولين" . مجلة فرونتيرز إن بلانت ساينس . 6 : 809. Bibcode : 2015FrPS....6..809V . doi : 10.3389/fpls.2015.00809 . ISSN 1664-462X . PMC 4604306. PMID 26528296 .   
  41. ↑ يانغ، دونغ؛ تشين، تينغ؛ وو، يوشوانغ؛ تانغ، هويكوان؛ يو، جوني؛ داي، شياوتشيو؛ تشنغ، ييكسيونغ؛ وان، شياورونغ؛ يانغ، يونغ؛ تان، شياودان (21-02-2024). "تحليل جينومي شامل لعائلة جينات CaM/CML في الفول السوداني يكشف أن جين AhCML69 مرتبط بمقاومة بكتيريا Ralstonia solanacearum" . BMC Genomics . 25 (1): 200. doi : 10.1186/s12864-024-10108-5 . ISSN 1471-2164 . PMC 10880322. PMID 38378471 .   
  42. ↑ شياصون د، إيكينغرين س ك، مارتن ج ب، دوبني س ل، سنيدن و أ (أغسطس 2005). "بروتينات شبيهة بالكالمودولين من نبات الرشاد والطماطم تشارك في دفاع المضيف ضد بكتيريا Pseudomonas syringae pv. tomato". بيولوجيا النبات الجزيئية . 58 (6): 887-897 . Bibcode : 2005PMolB..58..887C . doi : 10.1007/s11103-005-8395-x . PMID 16240180. S2CID 1572549 .  
  43. ↑ ليبا إل جيه، شيفال سي، أورتيز-مارتين آي، رانتي بي، بيوزون سي آر، جالود جيه بي، ألدون دي (سبتمبر 2012). "يساهم بروتين CML9، وهو بروتين شبيه بالكالمودولين في نبات الأرابيدوبسيس، في المناعة الفطرية للنبات من خلال مسار إشارات يعتمد على الفلاجيلين" . مجلة النبات . 71 (6): 976-989 . Bibcode : 2012PlJ....71..976L . doi : 10.1111/j.1365-313x.2012.05045.x . PMID 22563930 . 
  44. 1 2 سانشيز إيه سي، سوبودهي بي كيه، روزينو دي تي، نغوين إتش تي (2002). "تحديد مواقع الجينات الكمية المرتبطة بمقاومة الجفاف في الذرة الرفيعة (Sorghum bicolor L. Moench)". بيولوجيا النبات الجزيئية . 48 ( 5-6 ): 713-26 . Bibcode : 2002PMolB..48..713S . doi : 10.1023/a:1014894130270 . PMID 11999845. S2CID 25834614 .  
  45. ↑ سينغ إس، فيردي إيه إس، جاسوال آر، تشاولا إم، كابور إس، موهاباترا إس بي، وآخرون (يونيو 2017). "جين يستجيب لدرجة الحرارة في الذرة الرفيعة يُشفّر بروتينًا غنيًا بالجليسين يتفاعل مع الكالمودولين". بيوشيمي . 137 (ملحق ج): 115-123 . doi : 10.1016/j.biochi.2017.03.010 . PMID 28322928 .