Кальмодулін – регуляторний тригерний білок, його участь у роботі месенджерних каскадів.

Кальмодулін – Са2+-зв’язувальний білок еукаріот (всі організми, за виключенням бактерій та синьозелених водоростей). У всіх хребетних молекула кальмодуліну складається з 148 амінокислотних залишків (первинна структура цього білку у більшості з них однакова). Кальмодулін з ін. джерел відрізняється на 12-14 амінокислотних залишків. Близько 30-40% амінокислотних послідовностей у кальмодуліна та ін. Са2+-зв’язувальних білков (парвальбумінів, тропоніна С, білка S 100) ідентичні. У кальмодуліна тварин відсутні залишки цистеїну і триптофану, високий вміст залишків аспарагінової (16 залишків) та глутамінової (22 залишки) к-т, в положенні 115 знаходиться незвичний для білків залишок N-триметиллізину (метилат N-диметиллізину).

Кальмодулін витримує короткочасне кип’ятіння у воді та довге зберігання в р-нах детергентів без втрати біол. Активності. Міститься кальмодулін в усіх тканинах тварин в концентрації 10-6-10-5 М. В процесі онтогенезу вміст кальмодуліну знижується, а при вірусній трансформації клітин його концентрація підвищується в декілька разів. Локалізується переважно у цитоплазмі, але при зміні функціонального стану клітин може зворотньо зв’язуватися з мембранами. В складі кальмодуліна знаходяться 4 Са-зв’язувальних ділянки: дві ділянки з високою спорідненостю і дві - з низькою.

Вважається, що при дії на клітину нервових імпульсів чи деяких гормонів концентрація Са в цитоплазмі підвищується, в результате чого відбувається зв’язування Са2+ с кальмодуліном. Насичення іонами Са двох чи чотирьох ділянок призводить до зміни конформації кальмодуліну (в 2 рази підвищується кіль-ть α -спіралей, змінюються спектри поглинання і флуоресценції, електрофоретич. рухливість, стійкістьдо протеолітичного розщеплення). Після зв’язування Са2+ кальмодулін набуває високу спорідненість до білків-мішеней, приєднується до них і тим самим змінює їх регуляторну чи каталітичну активність. При зв’язуванні з кальмодуліном інших двохвалентних катіонів подібні конформаційні та біол. ефекти не проявляються. Зниження в клітині концентрації Са2+ призводить до елімінації Са2+ з кальмодуліна, в результаті чого комплекс між кальмодуліном та білками-мішенями розпадається.

Осн. ф-ція кальмодуліну - активація баг. ферментів: аденілатциклази, фосфодіестерази цикліч. нуклеотидів, кінази фосфорилаз та легких ланцюгів міозину, Са2+-залежної протеїнкінази цитоплазми і мембран, фосфоліпази А2 та ін. Завдяки цьому він впливає на глікогенез і ліполіз, секрецію нейромедиаторів, адренергич. передачу регуляторного сигнала, змінює функціональні вл-ті рецепторів, прискорює активний транспорт Са2+ в серці і мозку, перешкодає гуанозинтрифосфатзалежній полімеризації тубуліна (білок, з якого складаються джгутики і фійки клітин рослин і тварин), впливає на швидкість поділу клітин.

При зв’язуванні 4 іонів Са2+ кальмодулін переходить в активну форму, здатну взаємодіяти з багатьма білками. За рахунок активації кальмодуліну іони Са2+ впливають на активність ферментів, іонних насосів та компонентів цитоскелету.

Іонам Са2+ належить центральна роль в регуляції багатьох клітинних функцій. Зміна концентрації внутрішньоклітинного вільного Са2+ є сигналом для активації чи інгібування ферментів, які в свою цергу регулюють метаболізм, скоротливу і секреторну активність, адгезію і клітинний ріст. Джерела Са2+ можуть бути внутрішньо- ті позаклітинними. За норми концентрація Са2+ в цитозолі не перевищує 10–7 М, і головними його джерелами є ендоплазматичний ретикулюм та мітохондії. Нейрогормональні сигнали призводять до різкого підвищення концетрації Са2+ (до 10–6 М), який поступає як ззовні через плазматичну мембрану (точніше, через потенціалзалежні та рецепторзалежні кальцієві канали), так і з внутрішньоклітинних джерел.

Одним з найважливіших мехінізмів проведення гормонального сигналу в в кальцій–месенджерній системі є запуск клітинних реакцій (відповідей) шляхом активування специфічної Са2+-кальмодулін-залежної протеїнкінази. Регуляторною субодиницею цього ферменту виявився кальмодулін (мол. масса 17000). При підвищенні концентрації Са2+ в клітині у відповідь на сигнали специфічна протеїнкіназа каталізує фосфорилювання багатьох внутрішньоклітинних ферментів-мішеней, регулюючи таким чином їх активність Показано, що до складу кінази фосфорилазы b, яка активується іонами Са2+, як і NO-синтази, входить кальмодулін у якості субодиниці. Кальмодулін є частиною багатьох інших Са2+-зв’язувальних белків. При підвищенні концентрації кальцію зв’язування Са2+ з кальмодуліном супроводжується його конформаційними змінами, і в цій Са2+-зв’язаній формі кальмодулін модулює активність багатьох внутрішньоклітинних білків (звідси його назва).