Calmodulin im Muskel: Universeller Kalziumsensor für Kontraktion

Allgegenwart

Calmodulin (CaM) ist in allen eukaryotischen Zellen vorhanden, einschließlich aller Muskelarten (skelett, Herz, glatt).

Rolle bei der Muskelkontraktion

• Skelettmuskel: Ca²⁺ bindet an Troponin C (ein CaM-ähnliches Protein) → legt Myosinbindungsstellen auf Actin frei. CaM reguliert auch Myosin-Leichtkettenkinase (MLCK) in einigen Kontexten.
• Herzmuskel: Ca²⁺-CaM aktiviert CaMKII (phosphoryliert RyR, PLB, LTCC) und Calcineurin (Hypertrophiesignalgebung).
• Glattmuskel: Primärer Weg. Ca²⁺-CaM aktiviert MLCK → phosphoryliert Myosin-Leichtkette (MLC20) → Querbrückenzyklus → Kontraktion. Reguliert auch Telokin, Myosin-Phosphatase.

Jenseits der Kontraktion

CaM reguliert Metabolismus, Genexpression (über CaMKIV/CREB), Zytoskelett, Ionenkanäle und Apoptose in Muskelzellen.

Struktur

Kleines (16,7 kDa), hantelförmiges Protein mit zwei kugelförmigen Domänen (N- und C-Lobe), die jeweils zwei Ca²⁺-Ionen binden (insgesamt 4 Ca²⁺). Konformationsänderung bei Ca²⁺-Bindung legt hydrophobe Oberflächen für Zielinteraktion frei.