Calmodulin: Struktur, Calcium-Signalübertragung und zelluläre Funktionen

Überblick

Calmodulin (CaM) ist ein kleines (148 aa, ~16,7 kDa), hochkonserviertes, saures Protein, das in allen eukaryotischen Zellen exprimiert wird. Es dient als primärer intrazellulärer Ca²⁺-Sensor.

Struktur und Mechanismus

• Zwei kugelförmige Domänen (N- und C-Loben), jede mit zwei EF-hand Ca²⁺-Bindungsmotiven (insgesamt vier Ca²⁺).
• Ca²⁺-Bindung legt hydrophobe Stellen frei und ermöglicht die Interaktion mit Zielproteinen.
• Apo-Calmodulin (Ca²⁺-frei) bindet ebenfalls manche Zielproteine (z. B. Neuromodulin, MARCKS).

Wichtige regulierte Prozesse

Krankheitszusammenhänge

• Calmodulinopathien: Mutationen in CALM1/2/3 verursachen katecholaminerge polymorphe ventrikuläre Tachykardie (CPVT), Long-QT-Syndrom, idiopathische ventrikuläre Fibrillation.
• Neurodegeneration: Dysregulierte Ca²⁺/CaM-Signalübertragung ist bei Alzheimer und Parkinson beteiligt.
• Kardiale Hypertrophie/Herzinsuffizienz: Überaktivierung von CaMKIIδ.

Calmodulin ist ein zentraler Knotenpunkt, der Ca²⁺-Signale in vielfältige zelluläre Reaktionen übersetzt.