Ca2signaalin

Ca2+-signaali (kalciumsignaali) on solujen signaalijärjestelmä, jossa kalciumioneilla Ca2+ on keskeinen kakkosviestijä. Se mahdollistaa nopean ja tarkasti säädellyn vasteen moniin vastaanottaviin signaaleihin sekä yksittäisten solujen että kudosten tasolla. Ca2+-signaalit voivat kohota paikallisesti solun sisällä tai levitä koko soluun, ja niiden dynamiikka määräytyy pitoisuuksien muutosten amplitudin, keston ja pulssien frekvenssien mukaan.

Lähteet ja säätely: Ca2+-signaalit syntyvät sisäisten Ca2+ -varastojen vapautumisesta endoplasmisessa retikulumissa IP3-reseptorin sekä ryanodine-reseptorin kautta sekä ulkoapäin solukalvolle tulevina Ca2+-impulsseina. Store-operated calcium entry (SOCE) palauttaa varastoja STIM- ja ORAI-proteiineilla. Lisäksi useat kanavat ja kuljetusmekanismit, kuten L-type jännitteeseen riippuvat Ca2+kanavat ja TRP-kanavat, vaikuttavat Ca2+-nesteeseen ja signaalin muodostukseen.

Dynamiikka ja välittäminen: Ca2+-tasot nousevat nopeasti ja palautuvat usein pulssien tai aaltojen muodossa. Kalmoduliini ja sen välittävät kinaasit (esim. CaMKII), sekä calcineurin/NFAT-signalointi voivat muuttaa entsyymien aktiivisuutta ja geenien ilmaisua. Mitochondriot toimivat lisävarastoina ja voivat sekä vahvistaa että muokata signaalia.

Tärkeimmät tehtävät: Ca2+ säätelee lihassäätöä, synaptista vapautumista, endokriinistä ja eksokriinista eritystä sekä geenien ilmaisua. Ca2+-signaali kytkeytyy usein monimutkaisiin verkkoihin, joissa paikallinen Ca2+-tila vaikuttaa lähialueiden proteiinien toimintaan.

Patologia ja tutkimus: Ca2+-häiriöt liittyvät sydän- ja verenkiertoelimistön sairauksiin, neurodegeneratiivisiin tiloihin sekä migreeniin. Hoidoissa käytetään kalciumkanavien estäjiä ja muita Ca2+-signaalin reitteihin vaikuttavia menetelmiä. Tutkimuksessa käytetään Ca2+-indikaattoreita kuten Fura-2 ja Fluo-4 sekä genetiikkaan perustuvia indikaattoreita kuten GCaMP. Keskeisiä geenejä ovat CALM1-3 (calmodulin), IP3R, RYR, STIM1/2, ORAI1-3 sekä SERCA-, PMCA- ja NCX-perheiden geenit.