Ca2bindning

Ca2-bindning avser interaktionen mellan kalciumjoner (Ca2+) och ligander, ofta proteiner eller små molekyler. Kalcium spelar en central roll som intracellulär sekundär budbärare och i strukturer som benvävnad, vilket gör Ca2+-bindningen avgörande för många biologiska processer. Bindningens styrka och den resulterande konformationen reglerar målets funktion.

Molekylärt koordinerade Ca2+ binder oftast via syregrupper från karboxylater, karbonylgrupper och vatten. Koordinationstal är vanligtvis 6–8. Mg2+ kan konkurrera om liknande bindningsplatser, men Ca2+ ger ofta tydligare konformationella effekter när det binds.

Biologiska roller: Ca2+ fungerar som intracellulär signal. Snabba ökningar i cytosoliska Ca2+-koncentrationer inducerar konformationsförändringar i Ca2+-bindande proteiner, vilket reglerar processer som muskelkontraktion, neurotransmitterfrisättning och enzymaktivering. Exempel: troponin C i muskulatur och calmodulin i många kaskader.

Vanliga bindningsmotiv och proteiner: EF-hand-motivet är centralt för Ca2+-bindning. Calmodulin, troponin C och S100-proteiner ändrar struktur när Ca2+ binder, vilket möjliggör interaktion med målproteiner.

Forskning om Ca2+-bindning använder ITC, fluorescensindikatorer (t.ex. fura-2) och strukturbestämning (X-ray, NMR). För att styra fria Ca2+-nivåer används chelater som EGTA och BAPTA; Mg2+ kan påverka mätningar.

Hälsa: Ca2+-homeostas upprätthålls av Ca2+-pumpar och exchangers, och Ca2+-signaler är centrala för hjärtfunktion, synaptisk plasticitet och benmineralisering. Förändrade bindningar eller signaler kopplas till sjukdomar.