Ca2flöden

Ca2flöden refererar till rörelser av kalciumjoner (Ca2+) över biologiska membraner och reglerar intracellulära kalciumnivåer som är avgörande för cellsignalering och homeostas. I vila är cytosolärt Ca2+ cirka 100 nM, medan extracellulärt Ca2+ är i millimolarområdet. Kalcium fungerar som en universell second messenger och styr en mängd processer, inklusive muskelkontraktion, neurotransmission och enzymreglering.

Ca2+-flöden över plasmamembranet sker främst genom kanaler, pumpar och exchangers. Voltreglerade Ca2+-kanaler öppnas vid förändringar i membranpotential i exciterbara celler. Liganstyrda och receptorkopplade vägar bidrar också till inflöde. Internlagringar i endoplasmatiska retiklet (ER/SR) släpper Ca2+ via IP3R och RyR, medan återföring till lagring sker genom SERCA-pumpar. På plasmamembranet regleras friträde av PMCA och Na+/Ca2+-exchanger (NCX). Större inflöde kan ske genomSOCE-kedjor (STIM1/Orai1) och genom TRP-kanaler.

Interna kalciumlagringar finns främst i ER/SR där frisättning styrs av IP3R och RyR. Återupptaget görs av SERCA-pumpar som återför Ca2+ till ER/SR. Mitochondrier tar upp Ca2+ via MCU, vilket påverkar metabolism och apoptos. Ca2+-buffering sker genom proteiner som calmodulin, parvalbumin och calsequestrin.

Ca2+-signaler uppträder som impulsformiga ökningar, oscillationer och vågor som kan vara lokala eller sprida sig som vågor i cytosolen och i mikromiljöer. De reglerar flera grundläggande funktioner och informationsflöden inom celler.

Mätning av Ca2+-flux görs med fluorescerande indikatorer som Fura-2 och Fluo-4 samt genetiska indikatorer som GCaMP. Dysreglering av Ca2+-flux är kopplad till bland annat hjärt- och neurodegenerativa sjukdomar och utgör mål för läkemedelsutveckling.