calciumhåndtering

Calciumhåndtering er samlingen av celleprosesser som opprettholder og regulerer den intracellulære kalsiumkonsentrasjonen, og som gjør kalsium til et universelt signalmolekyl i celler. Den omfatter kontroll av Ca2+ i cytosol, lagring i endoplasmatisk retikulum og sarkoplasmatisk retikulum (ER/SR), og transport mellom cellens indre miljø og det extracellulære rommet. Kalsium fungerer som sekundært budbærer i mange signalveier og påvirker prosesser som muskelkontraksjon, nevrotransmisjon, enzymaktivitet og genregulering. Nivåene av Ca2+ holdes nøye under kontroll fordi raske endringer i konsentrasjonene er grunnlaget for mange fysiologiske responser og fordi overbelastning kan føre celledød.

Hovedkomponentene inkluderer innstrømning av Ca2+ gjennom spenningsstyrte og ligandstyrte kanaler i plasmamembranen, samt frigjøring av Ca2+ lagret i ER/SR gjennom IP3-reseptorer og ryanodinreseptorer. Etterpå fjernes Ca2+ fra cytosol ved hjelp av SERCA-pumper som flytter Ca2+ tilbake til lagringsdepoter, og ved ekstrusjon fra cellen gjennom PMCA- og NCX-pumper. Buffere som calmodulin og parvalbumin binder Ca2+, mens mitokondrier tar opp Ca2+ via den kalsium-uniporten (MCU) for å regulere energimetabolismen og apoptotiske signaler.

Calciumhåndtering er derfor essensiell for fysiologiske prosesser i mange vev, spesielt i hjertemuskulatur og skjelettmuskulatur, i nevrotransmisjon og i celleprosesser som genregulering og metabolisme. Regulering skjer gjennom ulike kinaser og fosfataser, blant annet CaMKII og calcineurin, og gjennom kobling til cellens energibalanse. Feil i håndteringen kan bidra til sykdom, som hjertearytmier, hjertesvikt, nevrodegenerative lidelser og visse metabolske tilstander. Forskning i calciumhåndtering bruker ofte fluorescensindikatorer som Fura-2 og Fluo-4, samt genetisk kodede Ca2+-indikatorer som GCaMP, for å måle dynamikken i levende celler.