Calmodulin

Calmodulin ist ein kleines, hoch konserviertes Protein aus 148 Aminosäuren. Es weist an seinen beiden Enden zwei nahezu symmetrische, globuläre Domänen auf, die N- und C-Domäne. Dort befindet sich jeweils ein Paar EF-Hand-Motive, die durch eine flexible Linkerregion getrennt sind. Jedes EF-Hand-Motiv bindet ein Calciumion, sodass ein Calmodulin-Molekül maximal 4 Calciumionen aufnehmen kann. Die C-Domäne hat eine etwas höhere Affinität zu Ca²⁺ als die N-Domäne.

Im Ca²⁺-freien Zustand sind die Helices, welche die EF-Hand-Motive formen, kollabiert. Wird Ca²⁺ gebunden, entfalten sie sich und ordnen sich etwa senkrecht zueinander an. Die zentrale Linkerregion verschafft Calmoduin eine große strukturelle Flexibilität, die ihm ermöglicht, eine Vielzahl verschiedener Proteine zu adressieren.

Nachdem die Muskelzelle depolarisiert wurde, strömt Calcium aus dem sarkoplasmatischen Retikulum in das Zytoplasma ein. Dort bindet es an Calmodulin und bildet den Ca²⁺-Calmodulin-Komplex, welcher wiederum an Caldesmon bindet und dieses dadurch verdrängt. Hierdurch wird nun die Myosinleichtekettekinase aktiviert, welche die leichte Kette von Myosin phosphoryliert und somit aktiviert. Dadurch wird Myosin enthemmt und die Kontraktion kann stattfinden.

Neben seiner Funktion in Muskelzellen spielt Calmodulin bei vielen Ca²⁺-abhängigen Zellvorgängen eine wichtige Rolle.