Kalmodulinas yra mažas baltymas, kuris ląstelėse suriša kalcį. Tai svarbu reguliuojant daugybę skirtingų ląstelių procesų, nes kalcio signalizacija yra įprastas būdas perduoti signalus tiek tarp ląstelių, tiek jų viduje. Šio baltymo santrumpa yra CaM.
Eukariotinės ląstelės, tokios kaip žmonių, yra apsuptos membrana, vadinama plazmine membrana, ir jose yra su membrana susietų struktūrų, tokių kaip endoplazminis tinklas (ER) ir sarkoplazminis tinklas (SR). Šiose struktūrose yra kalcio atsargų, tačiau ląstelės citozolyje – gelio pavidalo turinyje tarp membranų – kalcio yra 10,000 XNUMX kartų mažiau nei skystyje už ląstelių.
Didelis kalcio kiekio skirtumas tarp citozolio ir ląstelės išorės leidžia ląstelei panaudoti šį skirtingą gradientą, įvesti kalcį kaip būdą signalizuoti apie atsaką. Yra daug baltymų, kurie jungiasi su kalciu, tačiau kalmodulinas yra labiausiai paplitęs kalcio moduliuojamas baltymas. Daugelis jį jungiančių baltymų negali tiesiogiai reaguoti į kalcį ir turi pasikliauti šiuo kalcį jungiančiu baltymu kaip kalcio jutikliu. Nors daug baltymų aktyvuoja kalcis, kiti yra slopinami. Atsakymai, kuriuos tarpininkauja CaM, svyruoja nuo nervų augimo ir atminties iki uždegimo ir metabolizmo.
Klasikinis kalmodulino vaidmens metabolizme pavyzdys yra organizmo glikogeno atsargų, skirtų energijai, skaidymo reguliavimas. Glikogenas yra gliukozės kaupimo polimeras, o jo skaidymą inicijuoja hormonai. Dėl šių hormonų prisijungimo prie ląstelių receptorių plazmos membranoje kalcio pernešėjas padidina kalcio kiekį ląstelėje.
Didėjant kalcio kiekiui citozolyje, kalcis jungiasi su kalmodulinu ir keičia baltymo konformaciją. Kalcio-kalmodulino kompleksas jungiasi su kalcio transporteriu, iš pradžių padidindamas, o vėliau sumažindamas kalcio transportavimą į ląstelę. Kai kalcio kiekis vėl tampa normalus, CaM atsiskiria nuo kalcio.
Tai yra antrinio pasiuntinio naudojimo pavyzdys, kai pirmasis signalas yra hormonas, perduodantis savo ekstraląstelinį pranešimą į ląstelės paviršių. Signalo perdavimą į ląstelės vidų atlieka antrinis junginys, šiuo atveju kalcis. Šis dviejų etapų procesas gali labai sustiprinti ląstelių atsaką.
Yra dar vienas glikogeno metabolizmo reguliavimo lygis, kuris yra papildomas būdas, kuriuo CaM gali kontroliuoti reakcijas. Jis gali veikti kalmodulino kinazę – kinazių pogrupį, kuris specializuojasi reaguoti į kalmoduliną. Kinazės prideda prie baltymų fosfatų grupę, o glikagono skaidymą vykdo fermentas, vadinamas fosforilazės kinaze, kuris turi keletą subvienetų. Vienas iš jų yra reguliavimo vienetas ir reikalauja, kad CaM būtų įpareigotas vykdyti veiklą.
Kalmodulinas yra daugelyje ląstelės vietų, įskaitant ER ir SR membranas. Jis taip pat veikia signalizuodamas ląstelėje. Ši molekulė turi panašias struktūras tarp įvairių organizmų, o tai rodo, kad jos struktūra yra labai svarbi jos funkcijai. Kalmodulino surišimo sąlygojamų procesų įvairovė rodo kalcio svarbą reguliuojant ląstelių atsakus.