Kalsiuminnstrømning

Kalsiuminnstrømning er bevegelsen av Ca2+-ioner inn i celler fra den ekstracellulære væsken. Influx av kalsium fungerer som en sentral signaleringsfaktor i mange celletyper og regulerer prosesser som muskelkontraksjon, nevrotransmisjon, sekresjon og genuttrykk. Den nøyaktige konsentrasjonen av intracellulært Ca2+ holdes lav i hvile, mens raske endringer utløses av ulike stimuli for å fremme spesifikke cellulære responser.

Mekanismer og kanaler for kalsiuminnstrømning omfatter flere typer innstrømningskanaler. Spenningsstyrte kalsiumkanaler (for eksempel L-type, P/Q-type og N-type) åpnes ved depolarisering av plasmamembranen og tillater rask Ca2+-strøm inn i cellen. Ligandstyrte og ionotrope reseptorkanaler som NMDAR i nervesystemet bidrar også til kalsiuminnstrømning ved reseptormediert aktivering. En viktig mekanisme er store innstrømningsentry (SOCE), der STIM1-sensorer i endoplasmatiske retikulum oppdager redusert Ca2+-lagring og aktiverer ORAI-kanaler i plasmamembranen for å lade opp cytosolisk Ca2+. TRP-kanaler utgjør også en viktig kilde til kalsiuminnstrømning i mange celletyper.

Regulering og effekt på cellen skjer gjennom rask Ca2+-binding til bufferproteiner som calmodulin, som deretter aktiverer signalveier som CaMKII og calcineurin. Resultatet er blant annet regulering av muskelkontraksjon, nevrotransmisjon, sekretjon og endringer i genuttrykk. Homeostasen opprettholdes gjennom Ca2+-ekstraksjon og -oppbygging, primært via plasmamembran-PMCA og NCX, samt SERCA-pumper som transporterer Ca2+ tilbake til SR/ER for lagring.

Fysiologisk er riktig kontroll av kalsiuminnstrømning essensiell for celledeling og funksjon, mens dysregulering kan bidra til nevrodegenerative tilstander, ischemisk skade og hjerte- eller muskelrelaterte sykdomsprosesser. Researchers fokuserer ofte på spesifikke kanaler og signalveier for å modulere innstrømning og beskytte celler mot skadelige Ca2+-nivåer.