Ca2CaMabhängige

Ca2+/CaM-abhängige Proteinkinasen (CaMKs) sind eine Familie von Serin/Threonin-Kinasen, die durch die Bindung von Calcium-aktiviertem Calmodulin (CaM) an ihren regulatorischen Bereich aktiviert werden. Bei einem Anstieg der intrazellulären Ca2+-Konzentration bindet Ca2+ an CaM, und der resultierende Ca2+/CaM-Komplex bindet an die Kinase, wodurch die Autoinhibition gelöst wird. In vielen Isoformen folgt eine Autophosphorylierung, wodurch eine zeitweise autonome Aktivität erhalten bleibt, auch wenn Ca2+ wieder sinkt, insbesondere bei CaMK II.

Zu den wichtigsten Unterfamilien gehören CaMK I, CaMK II und CaMK IV. CaMK II ist in Gehirn und Herz besonders reich vertreten und spielt eine zentrale Rolle bei der synaptischen Plastizität und Gedächtnisbildung. CaMK I beteiligt sich an neuronaler Entwicklung und Genexpression, CaMK IV wirkt vor allem im Nukleus und aktiviert Transkriptionsfaktoren wie CREB. Die Aktivität wird oft durch CaMKKs (CaM-abhängige Kinase Kinase) initiiert, die CaMK I und CaMK IV durch Phosphorylierung aktivieren; CaMK II kann sich durch Autophosphorylierung weiter aktivieren.

Die Regulation erfolgt durch Verfügbarkeit von Ca2+/CaM, durch Phosphorylierung und durch Interaktionen mit anderen Proteinen. In der Forschung werden CaMK-spezifische Inhibitoren, wie KN-93, genutzt. CaMKs vermitteln Calcium-Signale in vielfältige Prozesse, darunter Muskelkontraktion, Neurotransmitterfreisetzung, Synapsenbildung, Zellmetabolismus und Genexpression. Eine Dysregulation der CaMK-Signale wird mit kardiovaskulären Erkrankungen, Epilepsie und neurodegenerativen Erkrankungen in Verbindung gebracht. Insgesamt bilden CaMKs zentrale Schaltstellen der zellulären Calcium-Signalübertragung.