Kalciumsignalering

Kalciumsignalering är en grundläggande cellsignal som bygger på fluktuationer i intracellulärt Ca2+. Kalcium fungerar som en universell sekundär budbärare som omvandlar olika stimuli till cellulära svar. I vila är cytosolens Ca2+-koncentration mycket låg (omkring 100 nM), medan stimulering kan höja den till μM-nivåer genom snabba pulser eller oscillationer. Vart och hur signalen uppkommer avgörs av amplitud, varaktighet och frekvens.

Källorna till Ca2+-ökningar är frisättning från endoplasmatiskt retikulum (ER) via IP3-receptorer (IP3R) när IP3 bildas, samt via ryanodine-receptorer (RyR). Relativt långsiktiga inflöden över plasmamembranet sker genom olika kanaler, bland annat spänningskänsliga L-type Ca2+-kanaler, receptorreglerade kanaler och store-operated calcium entry (SOCE) där STIM-proteiner i ER uppfattar minskat Ca2+-innehåll och aktiverar Orai-kanaler i membranet. Mitochondrier och ER fungerar som Ca2+-lager och deltar i frisättnings- och återupptagningsprocesser. Buffertproteiner som calmodulin formar och begränsar Ca2+-signalen.

De nedströms effekterna uppkommer via calcium-binding proteins som calmodulin och aktivering av enzymer och fosfataser, bland annat calcineurin, CaMKs och PKC. Detta påverkar jonkanaler, metabolism, cytoskelettet och transkription (t.ex. NFAT, CREB). Kalciumsignalering kontrollerar muskelkontraktion, neurotransmission, sekret och celltillväxt samt apoptos. Dysreglerad kalciumsignalering är kopplad till hjärtrytmrubbningar, neurodegenerativa sjukdomar och cancer.