A plazmamembrán típusú Ca2+ ATPáz 4b izoforma szerkezetbeli eltérései polarizált és nem-polarizált sejtekben = Distinct structural characteristics of the plasma membrane Ca2+ ATPase 4b forms in polarized and non-polarized cells

Abstract

A Ca2+ jelátvitel egyik fontos eleme a plazmamembrán Ca2+ATPáz (PMCA), amely az extracelluláris térbe távolít el Ca2+ ionokat. A PMCA egyetlen polipeptidláncból álló integráns membránfehérje. C-terminális része a pumpa aktivitásának fő szabályozó régiója. A megfelelő Ca2+ jel kialakításához a PMCA aktivitásának közvetlen szabályozásán túl a PMCA lokalizációjának finom szabályozására is szükség van. Eredményeink azt bizonyítják, hogy a PMCA4b izoforma sejten belüli mozgását a C-terminálisán található összetett szabályozási rendszer befolyásolja: az intracelluláris kompartmentek felé irányító (savanyú régió, internalizációs/retenciós) és a fehérje plazmamembránba való kijutását elősegítő (PDZ-kötő szekvencia) motívumok. A PMCA4b C-terminálisán található PDZ-kötő szekvencia szerepe meghatározónak bizonyult a PMCA4b plazmamembránon belüli eloszlásának szempontjából is. Ehhez kötődve a PSD-95 PDZ-fehérje jellegzetes szigetszerű csoportokba rendezi a PMCA4b molekulákat a sejtfelszínen. Úgy találtuk, hogy speciálisan vérsejtekben és egyéb nem polarizált sejtekben a PMCA4b-nek lehasad egy rövid, C-terminális szakasza. A fehérje elsődleges szerkezetének megváltozásával átalakul a lokalizációt szabályozó rendszer összetétele. Ennek eredményeképpen polarizált és nem polarizált sejtekben a PMCA4b variáns sejten belüli mozgása, eloszlása a plazmamembránban és ezáltal részvétele a Ca2+ jelátvitelben nagy mértékben különbözhet egymástól. | Plasma membrane Ca2+ATPase (PMCA) plays a crucial role in cellular Ca2+ signaling. Its function is to remove excess Ca2+ from the cytosol to the extracellular space. PMCA is an integral membrane protein composed of a single polypeptide chain. It has a special carboxyl terminus that regulates the activity of the pump. In addition, the regulation of the localization of the pump is also crucial for proper Ca2+ signaling. Our results indicate that the intracellular trafficking of the PMCA4b isoform is determined by a complex regulatory mechanism. We found that the C-terminus contains motifs directing the pump to intracellular compartments (acidic cluster and retention/internalization signal) and to the plasma membrane (PDZ-binding sequence). Moreover, the C-terminal PDZ-binding sequence has a significant role in the distribution of the PMCA4b within the plasma membrane. Binding to this motif, a PDZ-domain protein (PSD-95) can arrange the PMCA4b molecules into clusters on the cell surface. We found that in various blood cells and other non-polarized cells a C-terminally truncated PMCA4b is expressed. This modification alters the regulatory system of the C-terminus on the localization of the pump. Therefore the trafficking and plasma membrane distribution of PMCA4b - that may influence the contribution of PMCA4b to Ca2+ signaling' might be considerably different in polarized and non-polarized cells