Concetti Chiave
- Il calcio è rilasciato da depositi intracellulari tramite ligandi come l'IP3, che attiva recettori sul reticolo endoplasmatico liscio (REL).
- Nel muscolo scheletrico, il calcio è mobilizzato da un sensore di voltaggio direttamente legato al REL, che apre i canali del calcio.
- Il rilascio di calcio indotto dal calcio stesso coinvolge canali voltaggio-dipendenti che facilitano l'ingresso di calcio extracellulare.
- Il controllo dell'ingresso di calcio è gestito da vari canali, inclusi quelli operati da voltaggio e complessi come ORA1-STIM, che rispondono a basse concentrazioni di calcio.
- Un esempio di utilizzo del calcio coinvolge l'attivazione di proteine G e la fosfolipasi C, che generano IP3 e DAG, essenziali per l'attivazione della PKC in presenza di calcio.
Meccanismi di rilascio del calcio
Il calcio può essere liberato da depositi intracellulari attraverso ligandi e recettori. Il ligando più importante a questo proposito è l’IP3, ottenuto attraverso alcuni enzimi agiscono su fosfolipidi di membrana per ottenere DAG e IP3, che si lega a dei recettori presenti sul REL che garantiscono uscita di calcio dallo stesso. Nel muscolo scheletrico esiste un altro metodo per mobilizzare il calcio: è presente un sensore legato direttamente al REL, il quale è un sensore di voltaggio che permette l’apertura dei canali del calcio. Esiste infine un terzo modo per rilasciare calcio, ossia il rilascio di calcio indotto dal calcio, permesso da un canale voltaggio dipendente che fa entrare un po’ di calcio dall’esterno, il quale si lega ad un altro canale che permette la liberazione del calcio all’interno della cellula.
Controllo dell'ingresso del calcio
Inoltre, essendo la concentrazione di calcio così importante, il controllo dell’ingresso del calcio è
controllato da vari canali:
• voltage operated channel, in grado di trasportare il calcio, aprendosi e chiudendosi in modo rapido in funzione del potenziale di membrana;
• complesso ORA1-STIM, il quale si forma quando vi è poco calcio nei depositi intracellulari, allora i complessi avvicinano i depositi alla membrana e introducono Ca nella cellula, rifornendo i depositi locali. In particolare, STIM avvicina la membrana al REL, il calcio può a questo punto entrare nella cellula attraverso il canale orai e non
diffondere nel citosol, ma diffondere direttamente nel REL;
• ROC, che dipendono dall’interazione con recettori;
• IMOC (Intracellular Messenger Operated Channel) che rispondo a segnali intracellulari;
• pompe, che permettono il mantenimento del gradiente.
Esempio di utilizzo del calcio
Si specifica a questo proposito che il calcio in tutte le cellule può derivare dal mitocondrio, mentre nella cellula muscolare può derivare anche dal REL. Tuttavia, una volta che la [calcio] aumenta nella cellula deve essere riportata ai livelli fisiologici perché altrimenti non permette alcuna segnalazione e al contrario potrebbe determinare necrosi o apoptosi. Qui di seguito viene allora presentato un esempio di utilizzo del calcio: un
ormone si lega ad un recettore, si attiva allora una proteina G, la cui subunità α attiva la fosfolipasi C, anch’essa legata alla membrana plasmatica. A questo punto la fosfolipasi C scinde il fosfatidilinositolo 4,5 bifosfato in inositolo trifosfato e DAG. Il DAG lega la PKC, la quale però non si attiva in sola presenza di DAG, deve infatti essere presente anche il calcio che si ottiene perché l’IP3 sul REL lega un recettore che permette al calcio di uscire da REL e di andare nel citosol.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo dell'IP3 nel rilascio del calcio?
- Come avviene il controllo dell'ingresso del calcio nelle cellule?
- Qual è l'importanza del mantenimento dei livelli di calcio nelle cellule?
- Come si attiva la proteina chinasi C (PKC) in presenza di calcio?
L'IP3 è un ligando fondamentale che, legandosi ai recettori sul reticolo endoplasmatico liscio (REL), facilita l'uscita del calcio dai depositi intracellulari, contribuendo così alla mobilizzazione del calcio nella cellula.
L'ingresso del calcio è regolato da vari canali, tra cui i voltage operated channel, il complesso ORA1-STIM, e i canali IMOC, che rispondono a segnali intracellulari, garantendo un preciso controllo della concentrazione di calcio.
È cruciale mantenere i livelli di calcio entro limiti fisiologici, poiché un eccesso di calcio può compromettere la segnalazione cellulare e portare a necrosi o apoptosi.
La PKC si attiva quando il DAG, prodotto dalla fosfolipasi C, è presente insieme al calcio, che viene rilasciato dal REL grazie all'azione dell'IP3, permettendo così l'attivazione della PKC e la successiva segnalazione cellulare.
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