钙调蛋白查看源代码讨论查看历史

来自 孔夫子旧书网 的图片

钙调蛋白是中国科技名词。

世界三大汉语词典分别是中国大陆的《 汉语大词典》(共13册，5.6万词条，37万单词)、中国台湾的《 中文大辞典 》(共10册，5万词条，40万单词)以及日本的《 大汉和辞典 》(共13册，4.9万词条，40万单词)。汉字是记录汉语的文字，它已有六千年左右的历史，是世界上最古老的文字之一。

名词解释

钙调蛋白（calmodulin, CaM）又称钙调素，是一种普遍存在于各种真核细胞内，并能与钙离子结合的多功能蛋白质。

钙调蛋白参与细胞内多种信号转导途径，并在Ca2+依赖性信号转导途径中起到关键作用，是动态Ca2+传感器，能够响应广泛的Ca2+浓度，并向下游传递信号。

钙调蛋白分子是由 148 个氨基酸残基组成的高度保守的单链多肽，由 N 端和 C 端 2 个结构域及中间连接的螺旋结构组成。每个结构域均由两个 EF-hands模体组成，每个钙调蛋白分子含有 4 个Ca2+结合位点。

Ebashi 等在 1965 年报道了细胞中存在介导钙信号的钙结合蛋白，随后 Cheung 将这一类能结合钙离子的磷酸二酯酶（PDE）激活蛋白命名为“钙调蛋白”（calmodulin，简称 CaM）。

钙调蛋白是一种广泛存在于真核细胞中，进化上高度保守的一类钙离子受体蛋白。钙调蛋白是由148个氨基酸组成单链蛋白质,相对分子质量为16.7kDa。等电点为4.0 左右，是一种酸性水溶性热稳定蛋白，可以在外界温度很高的情况下仍可保持其良好的生物活性。不同生物来源的钙调蛋白，其氨基酸水平极其相似，同源性也非常高，理化性质和生物学活性的相似度也很高，这对于维持多种多样的钙调蛋白结合蛋白家族的相互作用非常重要。

钙调蛋白本身是没有活性的，它对钙具有绝对的依赖性。钙调蛋白是钙离子的胞内受体，钙离子浓度增加时，起激发钙调蛋白的作用。钙调蛋白与 Ca2+结合时，因亲和力的不同可分为两种结合位点，高亲和力位点可以结合一个Ca2+，低亲和力位点结合 2至 3 个Ca2+，结合Ca2+之后，蛋白质α螺旋含量增加 5%-10%。Ca2+-CaM复合物能与靶酶结合，并激活靶酶，产生生物学变化，激发一系列反应。

结构

钙调蛋白的外形似哑铃，有两个球形的末端，中间被一个长而富有弹性的螺旋结构相连，长度为 6.5nm，每个末端有两个Ca2+结构域，每个结构域可以结合一个Ca2+，这样一个钙调蛋白可以结合4个Ca2+ ，每个位点都是由12个氨基酸残基组成的套环，门冬氨酸和谷氨酸的侧链提供 Ca2+结合基团。其中C端的位点比N端位点的Ca2+ 亲和力强10倍。当C端位点与Ca2+ 结合后，钙调蛋白分子通过自身构象的改变，增加了N端位点的亲和力，使结合型钙调蛋白的含量与 Ca2+浓度呈抛物线关系，利于 Ca2+发挥效应。

钙调蛋白结构中含有 7 个α螺旋、4 个Ca2+结合环区和两个短的、反平行的双链β折叠。4 个Ca2+结合区域是一个典型的螺旋-环-螺旋的 EF 手型结构，每个结构域均有类似的原子结构：2 个α螺旋-Ca2+结合环-2 个α螺旋。环两侧的2 个α螺旋相互垂直，各约 10 个氨基酸；Ca2+结合环内含有门冬氨酸、谷氨酸和甘氨酸，是与Ca2+结合的部位。两侧的2 个α螺旋因氢键及疏水作用，稳定Ca2+的配位结构。由于 钙调蛋白中不含易被氧化的半胱氨酸Cys 和羟脯氨酸Pro-OH 等能使肽链定型的成分，钙调蛋白在结构上具有高度的灵活性。

作用机理

钙调蛋白分子本身无酶的活性，在无Ca2+的情况下，也无生物学活性；但在胞内Ca2+结合后，钙调蛋白发生构型上的变化，暴露疏水区，疏水区与依赖于 钙调蛋白的靶酶相互作用而调节酶的活性。作为一个多功能的Ca2+传感器，钙调蛋白能够应对不同Ca2+浓度。结合Ca2+后，钙调蛋白会发生构象转变，从而使含钙的钙调蛋白能够与调控的目标分子结合。钙调蛋白的结构及其Ca2+结合特性已有广泛研究。蛋白质数据库(PDB)中已经有超过 190个实验测定的钙调蛋白结构，包括结合Ca2+和未结合Ca2+的单纯钙调蛋白结构，以及结合了不同蛋白质片段的复合物结构。

未结合 Ca2+的无钙 钙调蛋白（简称为 apo-CaM）具有一个紧凑的结构，其 N 端和 C 端两个结构域排列到一起。结合Ca2+后形成的含钙钙调蛋白（简称为 holo-CaM）构像会从闭合状态变换到打开的状态。在钙调蛋白结构转变的过程中，两个结构域的构像变化会导致其暴露出疏水表面，疏水表面对于钙调蛋白与目标蛋白的相互作用极其重要。钙调蛋白构像的可塑性和灵活性使其能采用不用的构像，从而与不同的目标蛋白相互作用，调节这些分子的活性。Ca2+的结合所引起的钙调蛋白的构像转变对于发挥其调节功能起到至关重要的作用。