كالموديولين
الكالمودولين  ويُدعى اختصارًا CaM (CALcium—MODULated proteIN) هو بروتين رابط وناقل للإشارة يعبر عنه في جميع خلايا حقيقيات النوى من الخمائر إلى الإنسان، وهو بروتين متعدد الوظائف يقوم بوظيفة ترجام (transducer) لإشارات الكالسيوم عن طريق الارتباط بأيونات الكالسيوم وتعديل تأثيرها على البروتينات الهدف.

البنية 
يتكون الكالمودولين بالمجمل من تتالي 148 حمض أميني، ووزنه الجزيئي حوالي 16.8 كيلو دالتون، وبشكل أدق يتكون من نهايتين كرويتين (نهاية كربونية ونهاية أمينية) كبيرتين متناظرتين نسبياً، كل واحدة تحتوي على اثنتان من EF-hand Motifs كل منها ترتبط بشاردة كالسيوم Ca+2 واحدة، وبين هاتين النهايتين هناك شريط واصل مرن (hinged region or flexible linker) بينهما .

الوظيفة 

الكالمودولين هو بروتين ترجام للإشارة (transduction protein) ، و هو مسؤول عن العديد من الوظائف الخلوية بما فيها تكاثر الخلايا، تقلص العضلات الملساء، التظيم والتحكم بالقنوات الشاردية الإخراج الخلوي (Exocytosis) ، إضافة إلى ذلك تشير بعض الدراسات الحديثة إلى تواجده في النواة، حيث يعتقد أن له دور في تنظيم نسخ ال DNA و التعبير الجيني وإصلاح ال DNA .

آلية العمل 
عندما تكون الخلية في وضع الراحة وتكون مستويات الكالسيوم طبيعية، يتواجد الكالمودولين بشكله الغير فعال ويدعى حينها apoCalmodolin وتساعده ال (hinged region) على الارتباط بالبروتين الهدف، عندما تبدأ إشارة الكالسيوم، ويرتفع مستوى شوارد الكالسيوم داخل الخلية، ترتبط شوارد الكالسيوم بالكالمودولين مؤدية إلى حدوث تغيرات وتبدلات شكلية له، حيث تنكشف منطق كارهة للماء على سطحه، جاهزة للارتباط بالبروتينات الهدف، ما يؤدي لتفعيلها.

وهناك عدة آليات لعمل الكالمودولين وهي :
وفيها يقوم الكامودولين بالارتباط بالDomain المثبط لعمل البروتين الهدف ويثبطه بذلك يتم تفعيل عمل البروتين مثال: CaM kinase II, MLCKs, CaMKK, calcineurin.

إعادة تشكيل الموقع النشط 
يقوم الكالمودولين من خلال ارتباطه بالبروتين الهدف بإعادة تشكيله فراغياً إلى الشكل الفعال منه مثال : adenylyl cyclase.

CaM-induced oligomerization 
ترتبط جزيئتا كالمودولين بشقي البروتين المثنوي وعند ارتباط الكالسيوم بالكالموجولين تعمل التغيرات الشكلية التي يقوم بها على تباعد طرفي البرزتين ما يؤدي إلى تفعيله بآى ية فيزيائية مثال : small conductance Ca2+-activated K+ channel (SK) .
أمثلة على عمل معقد كالسيوم-كالمودولين :
يعمل الكالمودولين على تنظيم عمل العديد من الإنزيمات والقنوات الشاردية بالطريق المذكورة، منها :
•	Adenylyl cyclase.
•	Ca2+-dependent protein kinases
•	Ca2+-Mg2+ ATPase
•	Ca2+-phospholipid-dependent protein kinase
•	Cyclic nucleotide phosphodiesterase.
•	Some cytoskeletal proteins
•	Some ion channels (eg, L-type calcium channels)
•	Nitric oxide synthase
•	Phosphorylase kinase
•	Phosphoprotein phosphatase 2B
•	Some receptors (eg, NMDA-type glutamate receptor

تحلل الغلايكوجين 
إن تفعيل أحد أنواع البروتين G يؤدي إلى تفعيل Protein kinase 1 (تحت الوحدة C) و الذي يقوم بدوره بفسفرة ال Phosphorylase b kinase و الذي يفسفر لأنظيم Phosphorlase a و الذي لا ستطيع أن يقوم بدوره إلا بارتباط ال Cam به، عندها يصبح نشطاً في عملية ال Glycogen degration و تحويله إلى غلوكوز في العضلات المخططة .

قنوات الكالسيوم من نوع L 
إن هذه القنوات الأيونية مهمة في النقل العصبي وتقلص القلب، ولها علاقة بإدخال وإخراج الكالسيوم من وإلى الخلية، ويلعب الكالمودولين دوراً مهماً في تثبيط عمل هذه القنوات عن طريق الارتباط بالcalcineurin و الذي يفعل ال protein phosphatase 1 حيث يقوم هذا البروتين بنزع فسفرة هذه القنوات وبالتالي إغلاقها.

إنزيم تكوين أكسيد النيتريز 
يعد أكسيد الآزوت من النواقل العصبية المهمة، له دور في التطور العصبي واصطناع الأنسولين والمقوية الوعائية وتوليد الأوعية الدموية إلخ...
و تقوم الخلايا بتصنيعه عن طريق عائلة من البروتينات هي Nitric oxide synthases و عملها معتمد على ارتباط الكالمودولين الوظيفي بها .

فسفرة العامل النووي لخلايا T المنشطة 
يقوم معقد كالسيوم- كالمودولين بتعزيز فعالية واحد من أهم عوامل الانتساخ في الخلايا التائية و هو NFAT ( nuclear factor of activated T cells) ، حيث يتواجد هذا العامل بشكل مفسفر في ستوبلازما الخلية غير المثارة، وبعد إثارة الخلية عن طريق المستقبلات، وارتفاع مستوى الكالسيوم في الستوبلازما وارتباطه مع الكالمودولين، يقوم معقد كالسيوم-كالمودولين بالارتباط بالكاسيرونين وتفعيله، حيث يعمل هذا البروتين كفوسفاتاز يقوم بنزع فسفرة ال NFAT و توليد تسلسل إشاري قائد نحو النواة Nuclear localization sequence) ) يسمح بدخول هذا العامل عبر المسامات النووية وإثارة مورثات مهمة لتفعيل عمل الخلايا التائية.

تقلص العضلات الملساء 
يعتمد تفعيل الميوزين في العضلات الملساء على نسبة الكالسيوم في الخلية، حيث وعند وصول الجزيئات الإشارية كالهيستامين أو والنور ابنيفرين أو بعض الدفعات العصبية، تقوم هذه العوامل برفع نسبة الكالسيوم في السيتوبلازما عن طريق تحريرها من الشبكة السيتوبلازمية العضلية، عندها يرتبط الكالسيوم بالكالمودولين، ويتشكل معقد كالسيوم-كالمودولين فيقوم هذا المعقد بتفعيل myosin light chain kinase ، و الذي يقوم بفسفرة للسلاسل الخفيفة للميوزين، وتؤدي هذه الفسفرة إلى تشكل جسور الأكتين والميوزين و بالتالي دوران خيوط الميوزين على الأكتين وثم تداخلهما وحدوث التقلص .
من الأنزيمات الأخرى التي تفعل بواسطة معقد كالسيوم-كالمودولين هو cAMP phosphodiesterase يقوم هذا الإنزيم بوقف فعالية ال cAMP عن طريق تحويله إلى 5'-AMP.
رسم تخطيطي يوضح بعض البروتينات المستهدفة للارتباط بالكالمودولين ووظائفها.

مراجع 

بروتينات تحتوي على يد EF
تأشير الكالسيوم
تأشير خلوي
توصيل الإشارة
الكالمودولين ويُدعى اختصارًا CaM ( CALcium — MODU Lated proteIN ) هو بروتين رابط وناقل للإشارة يعبر عن ه في جميع خلايا حقيقيات النوى من الخمائر إلى الإنسان ، و هو بروتين متعدد الوظائف يقوم بوظيفة ترجام ( transducer ) ل إشارات الكالسيوم عن طريق الارتباط بأيونات الكالسيوم و تعديل تأثير ها على البروتينات الهدف . البنية يتكون الكالمودولين بالمجمل من تتاليحمض أميني ، ووزنه الجزيئي حوالي 8 كيلو دالتون ، و ب شكل أدق يتكون من نهايتين كرويتين ( نهاية كربونية ونهاية أمينية ) كبيرتين متناظرتين نسبياً ، كل واحدة تحتوي على اثنتان من EF - hand Motifs كل من ها ترتبط بشاردة كالسيوم Ca + 2 واحدة ، و بين هاتين النهايتين هناك شريط واصل مرن ( hinged region or flexible linker ) بين هما \ . الوظيفة الكالمودولين هو بروتين ترجام للإشارة ( transduction protein ) ، و هو مسؤول عن العديد من الوظائف الخلوية ب ما في ها تكاثر الخلايا ، تقلص العضلات الملساء ، التظيم والتحكم بالقنوات الشاردية ال إخراج الخلوي ( Exocytosis ) ، إضافة إلى ذلك تشير بعض الدراسات الحديثة إلى تواجد ه في ال نواة ، حيث يعتقد أن ل ه دور في تنظيم نسخ ال DNA و التعبير الجيني و إصلاح ال DNA\ . آلية العمل عندما تكون الخلية في وضع الراحة و تكون مستويات الكالسيوم طبيعية ، يتواجد الكالمودولين بشكله الغير فعال ويدعى حين ها apo C almodolin وتساعد ه ال ( hinged region ) على الارتباط بالبروتين الهدف ، عندما تبدأ إشارة الكالسيوم ، و يرتفع مستوى شوارد الكالسيوم داخل الخلية ، ترتبط شوارد الكالسيوم بالكالمودولين مؤدية إلى حدوث تغيرات وتبدلات ش كلية ل ه ، حيث تنكشف منطق كارهة ل الماء على سطح ه ، جاهزة للارتباط بالبروتينات الهدف ، ما يؤدي ل تفعيل ها . و هناك عدة آليات ل عمل الكالمودولين و هي \ : و في ها يقوم الكامودولين بالارتباط بالDomain المثبط ل عمل البروتين الهدف ويثبط ه ب ذٰلك يتم تفعيل عمل البروتين مثال : CaM kinase II , MLCKs , CaM KK , calcineurin . إعادة تشكيل الموقع النشط يقوم الكالمودولين من خلال ارتباط ه بالبروتين الهدف ب إعادة تشكيل ه فراغياً إلى الشكل الفعال من ه مثال \ : adenylyl cyclase . CaM - induced oligomerization ترتبط جزيئتا كالمودولين بشقي البروتين المثنوي و عند ارتباط الكالسيوم بالكالموجولين تعمل التغيرات الش كلية التي يقوم ب ها على تباعد طرفي البرزتين ما يؤدي إلى تفعيل ه بآى ية فيزيائية مثال \ : sm all conductance Ca2 + - activated K + ch annel ( SK ) \ . أمثلة على عمل معقد كالسيوم - كالمودولين \ : يعمل الكالمودولين على تنظيم عمل العديد من الإنزيمات والقنوات الشاردية بالطريق المذكورة ، من ها \ : • Adenylyl cyclase . • Ca2 + - dependent protein kinases • Ca2 + - M g2 + A TPase • Ca2 + - ph osph olipid - dependent protein kinase • Cyclic nucleotide ph osph odiesterase . • Some cytoskeletal proteins • Some ion ch annels ( eg , L - type calcium ch annels ) • Nitric oxide synth ase • Phosph orylase kinase • Phosphoprotein ph osph atase • Some receptors ( eg , N M D A - type glutamate receptor تحلل الغلايكوجين إن تفعيل أحد أنواع البروتين G يؤدي إلى تفعيل Protein kinase ( تحت الوحدة C ) و الذي يقوم ب دور ه بفسفرة ال Phosph or ylase b kinase و الذي يفسفر لأنظيم Phosph orlase a و الذي لا ستطيع أن يقوم ب دور ه إلا بارتباط ال Cam ب ه ، عند ها يصبح نشطاً في عملية ال Glycogen degration و تحويل ه إلى غلوكوز في العضلات المخططة \ . قنوات الكالسيوم من نوع L إن هذه القنوات الأيونية مهمة في النقل العصبي وتقلص القلب ، و ل ها علاقة بإدخال و إخراج الكالسيوم من و إلى الخلية ، و يلعب الكالمودولين دوراً مهماً في تثبيط عمل هذه القنوات عن طريق الارتباط بالcalcineurin و الذي يفعل ال protein ph osph atase حيث يقوم هذا البروتين ب نزع فسفرة هذه القنوات و ب التالي إغلاق ها . إنزيم تكوين أكسيد النيتريز يعد أكسيد الآزوت من النواقل العصبية المهمة ، ل ه دور في التطور العصبي واصطناع الأنسولين والمقوية الوعائية وتوليد الأوعية الدموية إلخ . . . و تقوم الخلايا بتصنيع ه عن طريق عائلة من البروتينات هي Nitric oxide synth ases و عمل ها معتمد على ارتباط الكالمودولين الوظيفي ب ها \ . فسفرة العامل النووي لخلايا T المنشطة يقوم معقد كالسيوم - كالمودولين ب تعزيز فعالية واحد من أهم عوامل الانتساخ في الخلايا التائية و هو NFAT ( nuclear factor of activated T cells ) ، حيث يتواجد هذا العامل ب شكل مفسفر في ستوبلازما الخلية غير المثارة ، و بعد إثارة الخلية عن طريق المستقبلات ، و ارتفاع مستوى الكالسيوم في الستوبلازما وارتباط ه مع الكالمودولين ، يقوم معقد كالسيوم - كالمودولين بالارتباط بالكاسيرونين وتفعيل ه ، حيث يعمل هذا البروتين كفوسفاتاز يقوم ب نزع فسفرة ال NFAT و توليد تسلسل إشاري قائد نحو ال نواة Nuclear localization sequence ) ) يسمح ب دخول هذا العامل عبر المسامات النووية و إثارة مورثات مهمة ل تفعيل عمل الخلايا التائية . تقلص العضلات الملساء يعتمد تفعيل الميوزين في العضلات الملساء على نسبة الكالسيوم في الخلية ، حيث و عند وصول الجزيئات الإشارية كالهيستامين أو والنور ابنيفرين أو بعض الدفعات العصبية ، تقوم هذه العوامل ب رفع نسبة الكالسيوم في السيتوبلازما عن طريق تحرير ها من الشبكة السيتوبلازمية العضلية ، عند ها يرتبط الكالسيوم بالكالمودولين ، وي تشكل معقد كالسيوم - كالمودولين ف يقوم هذا المعقد ب تفعيل myosin light chain kinase ، و الذي يقوم بفسفرة للسلاسل الخفيفة للميوزين ، و تؤدي هذه الفسفرة إلى تشكل جسور الأكتين والميوزين و ب التالي دوران خيوط الميوزين على الأكتين و ثم تداخل هما و حدوث التقلص\ . من الأنزيمات الأخرى التي تفعل ب واسطة معقد كالسيوم - كالمودولين هو cA MP ph osph odiesterase يقوم هذا الإنزيم ب وقف فعالية ال cA MP عن طريق تحويل ه إلى - A MP . رسم تخطيطي يوضح بعض البروتينات المستهدفة للارتباط بالكالمودولين و وظائف ها . مراجع بروتينات تحتوي على يد EF تأشير الكالسيوم تأشير خلوي توصيل الإشارة