Calcium-Calmodulin-abhängige Proteinkinase II

CaMKII ist ein Holoenzym, das durch den Calcium/Calmodulin-Komplex aktiviert wird. Es setzt sich aus 12 Untereinheiten zusammen, die zu zwei Ringen aus je sechs Untereinheiten zusammengefügt sind.

Es existieren vier verschiedene Isoformen: α, β, δ und γ. Diese werden von den Genen CAMK2A, CAMK2B, CAMK2D und CAMK2G kodiert. Die Isoformen unterscheiden sich in ihrer Kinetik (in Bezug auf die Bindung von Calcium), ihrer subzellulären Lokalisation und ihrer Interaktion mit anderen Proteinen.

CaMKII hat als Kinase ein großes Spektrum an Substraten, die es an den Aminosäuren Serin oder Threonin phosphoryliert. Dabei phosphoryliert CaMKII sich auch selbst (Autophosphorylierung) und steuert darüber seine Aktivität. Zu den Substraten zählen unter anderem:

• Enzyme
• Rezeptoren
• Ionenkanäle
• Strukturproteine des Zytoskeletts
• Transkriptionsfaktoren
• Membranproteine

CaMKII spielt eine Rolle bei folgenden Prozessen:

• neuronale Plastizität (z.B. Langzeitpotenzierung und andere Prozesse, die für Lernprozesse und Gedächtnisbildung essentiell sind)
• Neurotransmittersynthese und -ausschüttung
• Transport synaptischer Vesikel
• Muskelkontraktion
• Calciumhomöostase

Mutationen im CAMK2A-Gen können zu Autismus und Intelligenzminderung führen.

• Zalcman et al. CaMKII Isoforms in Learning and Memory: Localization and Function Frontiers in Molecular Neuroscience, 2018