4
Vybrané kapitoly z fyziologie které přicházejí k buňce a které budou popsány níže, dochází ke zvýšení intracelulární koncentrace vápenatých iontů na úroveň 500–1000 nM (tato koncentrace je už relativně vysoká), a to mobilizací intracelulárních zásob i influxem z extracelulárního prostředí, což vede ke spuštění vápník‑senzitivních procesů vedoucích k buněčné odpovědi. Tyto procesy jsou velmi variabilní a různorodé (svalová kontrakce, přenos akčního potenciálu a excitabilita buněk, buněčný transport a sekrece, buněčný metabolismus včetně metabolismu energetického a syntézy ATP, syntéza některých látek, např. steroidů, ale také procesy typu buněčné proliferace a buněčné smrti) a zajišťují základní biochemické a fyziologické děje. Jak vlastně tato mašinerie funguje? Velmi složitě, a přitom principiálně relativně jednoduše. Na počátku je nějaký signál, tedy první posel, molekula, která „přichází“ z extracelulárního prostředí k buňce. Tímto prvním poslem může být jakákoli molekula, která je schopná vázat se na receptor. Tedy, pokud je buňka vybavena příslušným receptorem (jedná se o protein, tedy sekvenci aminokyselin, které zaujímají určitou primární až kvarterní strukturu), který má vazebné místo nebo vazebná místa pro tuto molekulu (jednotné i množné číslo mají opodstatnění, i počet molekul schopných se vázat na receptor může být fyziologicky klíčový pro spuštění, iniciaci buněčné odpovědi), tento první posel se na receptor váže a vyvolá konformační změnu receptoru. V praxi to znamená, že receptor změní svoji trojrozměrnou strukturu, což vede ke spuštění signální kaskády, v případě vápníkové signalizace se jedná o signál, který „mobilizuje“ vápenaté ionty. A dostáváme se k druhé části onoho obecného a univerzálního mechanismu – a to k aktivaci ON mechanismu (skutečně, jako kdybychom rozsvítili vypínačem světlo), který vede ke zvýšení intracelulární koncentrace vápenatých iontů. Třetí část se přímo nabízí – vápenaté ionty „bloudí“ po cytoplazmě a hledají svá vazebná místa, tedy iniciují ony v úvodu zmiňované vápník‑senzitivní procesy. Slovo „bloudí“ je částečně na místě, nicméně je nutno vzít v potaz také nerovnoměrnou intracelulární distribuci proteinů s afinitou k vápenatým iontům. Představme si tedy ono bloudění jako proces vedoucí k vazbě vápenatých iontů na cílové proteiny s nejvyšší afinitou. Celý tento mechanismus však musí být ukončen, a ukončen je, když již byl zmíněn mechanismus ON, mechanismem OFF (světlo vypínačem zhasneme). Tento mechanismus vede k odstranění vápenatých iontů z cytoplazmy. Aktivují se tedy mechanismy, které vápenaté ionty odčerpávají nebo umožňují jejich přesun buď do specializovaných buněčných kompartmentů (nezapomínejme – endoplazmatické retikulum a mitochondrie), nebo mimo buňku, tedy do extracelulárního prostředí. S přihlédnutím ke koncentraci vápenatých iontů v cytoplazmě a jednotlivých buněčných kompartmentech a extracelulární koncentraci se tak děje proti koncentračnímu gradientu, tedy aktivně, případně prostřednictvím sekundárně aktivního transportu a mechanismu něco za něco, tedy vápenaté ionty ven z buňky a jiné ionty do buňky prostřednictvím gradientu vytvořeného Na+/ K+‑ATPázou. OFF mechanismus tedy vede k přerušení, ukončení signální funkce vápenatých iontů snížením jejich cytoplazmatické koncentrace. Celý tento proces je vlastně jednoduchý, ale jeho složitost spočívá v zapojení různých mechanismů, které na jednotlivých částech procesu participují. Pojďme se na ně podívat trochu blíže. Zdrojem vápenatých iontů je jednak extracelulární prostředí se svou vysokou koncentrací vápenatých iontů, jednak intracelulární zásobárny, kterými jsou zejména endoplazmatické retikulum (nebo jeho modifikace, tedy sarkoplazmatické retikulum) a mitochondrie a v menší míře také lysozomy a jádro, o kterém je pojednáno 98
Ukázka elektronické knihy, UID: KOS511109