Kalmodulina

Głównym ogniwem łączącym napływ wolnych jonów wapniowych do cytozolu z procesem wydzielania insuliny jest kalmodulina, białko o masie cząsteczkowej 17 000, występujące we wszystkich komórkach eukariotycznych w postaci wolnej w cytozolu oraz w postaci związanej z błonami i organellami. Jedna cząsteczka kalmoduliny wiąże 4 atomy Ca2+, przekształcając się zarazem w aktywne białko regulatorowe o szerokim zakresie, wpływów, będących wynikiem aktywacji kinaz fosforylujących białka. W komórkach B kalmodulina działa prawdopodobnie także w kilku miejscach. Dla procesu wydzielania insuliny istotne znaczenie ma aktywacja kinaz fosforylujących białka wchodzące w skład otoczki ziarnistości, które wówczas wiążą się z aktomiozyną mikrofilamentów, oraz aktywacja kinazy fosforylującej lekki łańcuch miozyny, co powoduje rozpad ATP, utworzenie kompleksu aktomiozyny i skurcz mikrofilamentu. Rezultatem tych procesów jest skokowe przesuwanie się ziarnistości w kierunku błony komórkowej. Drogę przemieszczania się ziarnistości wyznaczają mikrotubule, które tworzą się wskutek polimeryzacji tubuliny — procesu stymulowanego przez cAMP. Jony wapniowe są niezbędne dla pełnego działania biologicznego cAMP w komórkach B. Już dawniej sugerowano, że biorą one udział w interakcjach bodźca z receptorem błony komórkowej oraz że pełnią funkcję ogniwa sprzęgającego cAMP z czynnością wydzielniczą tych komórek. Współczesne badania potwierdzają zależność pomiędzy kalmoduliną a cAMP. Z jednej strony kalmodulina (czynna) aktywując cyklazę adenylanową błony komórkowej i fosfodiesterazę cytozolu reguluje stężenie cyklicznych nukleotydów w komórkach, z drugiej strony cAMP wpływa na redystrybucję kalmoduliny i jej aktywację przez pobudzenie przepływu jonów wapniowych ze zbiorników cytoplazmatycznych do cytozolu. Istnieją jednak także dowody na to, że oba te systemy sprzęgające rozpoznanie bodźca z procesem wydzielania insuliny mogą funkcjonować niezależnie. Nieglukozowe bodźce (np. glukagon, teofilina) zwiększają wewnątrzkomórkowe stężenie cAMP i nasilają sekrecję hormonu mimo blokowania kalmoduliny swoistym inhibitorem (trifluoperazyną). Stwierdzono także, że cAMP i kalmodulina aktywują odrębne kinazy białkowe. Można stąd wnioskować, że w sprzęganiu cAMP z układem efektorowym komórek B potrzebne są same jony wapniowe, a nie kalmodulina. Z drugiej strony opisane wyżej zmiany w układzie mikrotubul i mikrofilamentów podczas wydzielania insuliny przemawiają za współdziałaniem obu systemów.