Prisma

Calciumpumpen erhalten Zellen am Leben

Zwei Proteine sichern die Funktionsfähigkeit

cae | Zu den Ionentransportern in Zellmembranen zählen die Ca2+-­ATPasen. Damit sie effektiv funk­tionieren, ist ihre Komplexierung mit den Proteinen Neuroplastin und Basigin erforderlich. Diese neue Erkenntnis könnte ein Schlüssel für das Verständnis verschiedener (patho-)physiologischer Vorgänge sein.
Grafik: Arbeitsgruppe Fakler, Freiburg
Ca2+-ATPase in einer Zellmembran (grau) vor dem Hintergrund einer Zellkultur von Neuronen (blau). Zwei Untereinheiten (gelb und orange) bilden den Ionenkanal, der mit zwei Molekülen Neuroplastin oder Basigin (grün) einen Komplex bildet.

Im Gegensatz zu spannungsabhängigen Calciumkanälen, an denen die Calciumantagonisten ihre Wirkung ent­falten, pumpen die Ca2+-ATPasen Calciumionen in umgekehrter Richtung aus dem Zytosol der Zelle ins umgebende Interstitium. Weil dieser Ionentransport entgegen dem Konzentrationsgefälle erfolgt, benötigen die Ca2+-ATP­asen Energie, die sie durch die Hydro­lyse von ATP zu ADP und Phosphat an der Innenseite der Zellmembran erhalten; zugleich wandern Protonen durch die Ca2+-ATPasen hindurch ins Zytosol und lassen dessen pH-Wert sinken.

Die Arbeitsgruppe von Bernd Fakler an der Universität Freiburg hat nun herausgefunden, dass eine Ca2+-ATP­ase mit zwei Molekülen Neuroplastin oder Basigin einen Komplex bilden muss, damit sie voll funktionsfähig ist. Neuronen, denen aufgrund einer genetischen Manipulation diese Pro­teine fehlten, gingen großenteils zugrunde, denn eine zu hohe Calciumkonzentration im Zytosol beeinträchtigt die Lebensfähigkeit der Zelle. Dass Neuroplastin und Basigin (patho-)physiologisch eine Rolle spielen, war schon früher bekannt. So leisten sie einen Beitrag bei der Reifung von Spermien und bei der Infektion von Erythrozyten durch den Malaria-­Erreger Plasmodium. Der jeweilige Wirkmechanismus ist bisher nicht ­beschrieben worden; er dürfte aber mit der Funktionsfähigkeit der Ca2+-ATPasen zusammenhängen, vermuten die Autoren. |

Quelle

Schmidt N et al. Neuroplastin and Basigin Are Essential Auxiliary Subunits of Plasma Membrane Ca2+-ATPases and Key Regulators of Ca2+ Clearance. Neuron; Epub 19.10.2017


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