Ca2signaaltransductie

Ca2+-signaaltransductie verwijst naar het gebruik van calciumionen (Ca2+) als tweede boodschapper in celcommunicatieroutes. Ca2+ speelt een centrale rol bij processen zoals spiercontractie, neurotransmissie, secretie en genexpressie. In cellen stijgt cytosolisch Ca2+ door influx via plasma membraanchannels (bijvoorbeeld voltage-afhankelijke Ca2+-kanalen of store-operated kanalen) of door afgifte uit intracellulaire voorraadplaatsen, vooral uit het endoplasmatisch reticulum via IP3-receptoren en ryanodine-receptoren.

Calciumsignalen ontstaan als transiënten: lokale pieken, golven en microdomeinen regelen specifieke reacties. De belangrijkste signaalroutes omvatten het IP3/Ca2+-pad, waarbij IP3 Ca2+ vrijlaat, en aanvullende routes zoals cADPR en NAADP die Ca2+-afgifte stimuleren uit ER en andere compartimenten. Ca2+ kan ook van cytosol naar andere organellen worden getransporteerd, waardoor complexe ruimtelijke patronen ontstaan.

Ca2+-afhankelijke effectors omvatten Ca2+-bindende eiwitten zoals calmoduline die downstreamTesting activeren of remmen. Dit leidt tot activatie van kinases (CaMKII, CaMKIV) en fosfactasen (calcineurin), wat op zijn beurt enzymactiviteit, transcriptiefactoren als NFAT en CREB en synaptische plasticiteit regelt. Calcium speelt ook een sleutelrol in calcium-induced calcium release (CICR) en in de werking van mitochondriën via de MCU, waar buffering en energieproductie samenhangen.

Homeostase wordt gehandhaafd door SERCA-pompen die Ca2+ terug naar het ER brengen, PMCA en NCX die Ca2+ uit het cytosol verwijderen, en mitochondriën die Ca2+ bufferen. Verstoringen in Ca2+-signaaltransductie dragen bij aan ziekten zoals hartfalen, neurodegeneratieve aandoeningen en metabole stoornissen.

Meetmethoden omvatten fluoroforische indicatoren zoals Fura-2 en Fluo-4 en genetisch gecodeerde sensoren zoals GCaMP, waarmee Ca2+-dynamiek in levende cellen kan worden gevolgd.