Calciumpumpe

SERCA
Kalottenmodell der Calciumpumpe (links inaktiv, rechts aktiv) nach PDB 1IWU und 1SU4
Größe	1000-1043 Aminosäuren
Struktur	multipass Membranprotein
Kofaktor	Magnesium
Isoformen	1neonatal, 1adult, 2A, 2B, 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F
Bezeichner
Gen-Name(n)	ATP2A1, ATP2A2, ATP2A3
Transporter-Klassifikation
TCDB	3.A.3.2.7
Bezeichnung	P-ATPase
Enzymklassifikation
EC, Kategorie	3.6.3.8  ATPase
Reaktionsart	Hydrolyse
Substrat	ATP + H2O + Ca2+ (out)
Produkte	ADP + Phosphat + Ca2+ (in)
Vorkommen
Übergeordnetes Taxon	Chordatiere

SERCA (Abk. für Sarcoplasmic/endoplasmic reticulum calcium ATPase, deutsch Calciumpumpe des sarcoplasmatischen und endoplasmatischen Reticulums) heißen Proteine in der Membran bestimmter Zellbestandteile, die Calciumionen von außen nach innen pumpen. Sie gehören zu den Calciumkanälen und kommen bei allen Chordatieren vor. Drei Gene codieren für zehn SERCA-Isoformen beim Menschen, wobei Isoformen 1A und 2A nur in den Muskeln vorkommen, wo sie bis zu 90 Prozent des Proteins ausmachen können. Mutationen in den Genen können zu Krankheiten wie die Brody-Krankheit, Acrokeratosis veruciformis (Morbus Hopf) und Morbus Darier führen. Fehlerhafte Ablesung von ATP2A1 aufgrund von Mutationen am Gen der Kinase DMPK resultiert in einer defekten Isoform SERCA1, die wiederum die Ursache für myotone Dystrophie Typ 1 ist.^[1][2]

Funktion

Zur Koordinierung der Trillionen Myosinmotoren bei einer Muskelbewegung werden Calciumionen ausgeschüttet. Die Kontraktion hört erst auf, wenn das Calcium wieder zurück ins Sarcoplasma/ER zurückgepumpt wird. Zu diesem Zweck sind in der Membran dieser Kompartimente SERCA-Transporter installiert. Aber auch in anderen Geweben wird Calcium als messenger verwendet, nur nicht so konzentriert wie in Muskeln.

Die Transportgleichung lautet:^[3][4]

ATP + H₂O + H⁺ (sr/er) + Ca²⁺ (cyt) ⇒ ADP + Phosphat + Ca²⁺ (sr/er) + H⁺ (cyt)

Es handelt sich also um einen Ca²⁺:H⁺-Antiport.

Außerhalb des Calciumtransport scheint SERCA1 in bestimmten Adipozyten Wärme zu generieren. Die erzeugte Wärmemenge im Muskel kann gemessen werden.^[5][6]

Regulation

Expression von SERCA1 in bestimmten Muskelzellen ist bei Hasen abhängig von Schilddrüsenhormonen.^[7]

Siehe auch

• Membranständige ATPasen

Einzelnachweise

1. ↑ UniProt P16615, UniProt O14983, UniProt Q93084
2. ↑ Hino S, Kondo S, Sekiya H, et al: Molecular mechanisms responsible for aberrant splicing of SERCA1 in myotonic dystrophy type 1. In: Hum. Mol. Genet.. 16, Nr. 23, December 2007, S. 2834–43. doi:10.1093/hmg/ddm239. PMID 17728322
3. ↑ TCDB: 3.A.3.2.7
4. ↑ Karjalainen EL, Hauser K, Barth A: Proton paths in the sarcoplasmic reticulum Ca(2+) -ATPase. In: Biochim. Biophys. Acta. 1767, Nr. 11, November 2007, S. 1310–8. doi:10.1016/j.bbabio.2007.07.010. PMID 17904096
5. ↑ de Meis L, Oliveira GM, Arruda AP, Santos R, Costa RM, Benchimol M: The thermogenic activity of rat brown adipose tissue and rabbit white muscle Ca2+-ATPase. In: IUBMB Life. 57, Nr. 4-5, 2005, S. 337–45. doi:10.1080/15216540500092534. PMID 16036618
6. ↑ Arruda AP, Nigro M, Oliveira GM, de Meis L: Thermogenic activity of Ca2+-ATPase from skeletal muscle heavy sarcoplasmic reticulum: the role of ryanodine Ca2+ channel. In: Biochim. Biophys. Acta. 1768, Nr. 6, June 2007, S. 1498–505. doi:10.1016/j.bbamem.2007.03.016. PMID 17466935
7. ↑ Arruda AP, Oliveira GM, Carvalho DP, De Meis L: Thyroid hormones differentially regulate the distribution of rabbit skeletal muscle Ca(2+)-ATPase (SERCA) isoforms in light and heavy sarcoplasmic reticulum. In: Mol. Membr. Biol.. 22, Nr. 6, 2005, S. 529–37. doi:10.1080/09687860500412257. PMID 16373324

Weblinks

• RCSB Protein Data Bank/David S. Goodsell: Molecule of the Month. March 2004. The Calcium Pump
• Jennifer McDowall/Interpro: Protein Of The Month: Calcium Pumps. (engl.)