Strony 609-614
Polskie Towarzystwo Przyrodników im. Kopernika
An n a Ja k u b ie c-Pu k a Zakład Biochemii Komórki
Instytut Biologii Doświadczalnej im M. Nenckiego PAN Pasteura 3, 02-093 Warszawa
E-mail: AJPE@nencki.gov.pl
K
PROBLEMY NAUK BIOLO G ICZNYCH .
osm os
K A LP A IN Y
WPROWADZENIE
Białko jest zbudowane z łańcucha amino kwasów (łańcucha polipeptydowego), w któ rym aminokwasy są połączone wiązaniem pep- tydowym pomiędzy grupą karboksylową jed nego aminokwasu, a grupą aminową sąsie dniego aminokwasu. Proces degradacji białek polega na reakcji hydrolizy (proteolizy) wiązań peptydowych, katalizowanej w żywym organi zmie przez enzymy zwane proteazami . Reak cja proteolizy w warunkach takich jak w ży wym organizmie jest nieodwracalna. Toteż hy drolizę każdego wiązania peptydowego w da nym białku należy traktować jak kolejny sto pień jego degradacji. Równocześnie proteoli tyczna modyfikacja białek jest końcowym eta pem ich biosyntezy; tą drogą większość białek
dochodzi do formy dojrzałej, biologicznie czyn
nej (S m y th i C o h e n 1994). W wyniku ograni
czonej proteolizy, nawet jednego tylko wiąza nia peptydowego, może zostać usunięty istot ny funkcjonalnie peptyd lub nastąpić zmiana przestrzennego upakowania białka. W efekcie zwiększa się lub zmniejsza biologiczna aktyw ność białka. Równocześnie białko to może zo stać wprowadzone na drogę degradacji. W ia domo, iż degradacja indywidualnych białek jest wybiórczo, precyzyjnie regulowana. Kalpa- iny są jedną z lepiej poznanych dotychczas grup enzymów proteolitycznych, zapoczątko wujących wybiórczą degradację / modyfikację indywidualnych białek w komórkach zwierzę cych .
BUDOWA I WŁAŚCIWOŚCI KALPAIN
Kalpainy (EC 3.4.22.17), wewnątrzkomór kowe proteazy aktywowane przez jony wapnia, działające w neutralnym zakresie pH, występu ją powszechnie w komórkach zwierzęcych. Kal painy należą do grupy proteaz cysternowych (holowych), zawierających w enzymatycznym centrum aktywnym cysteinę i histydynę. Ak tywność kalpain jest zależna od obecności Ca . Kalpainy są uważane za receptor wtórne go przekaźnika sygnałów, jakim są jony wap nia, jak też za ważny regulator zależnych od Ca funkcji komórkowych. Dotychczas ziden tyfikowano co najmniej sześć enzymów z rodzi ny kalpain. Najwcześniej wykryto i najlepiej po znano dwie izoformy kalpainy: aktywne w
mili-2+ molarnych i mikromolarnych stężeniach Ca (m-kalpaina i ą-kalpaina); są one obecne po wszechnie w tkankach. W ostatnich latach wy kryto u kurczaków ą/m-kalpainę, aktywną w obecności pośrednich stężeń Ca oraz tkanko- wo-specyficzne enzymy: w mięśniu szkieleto wym n-kalpainę-1 (p94) aktywną w nanomo- larnych stężeniach Ca + i w mięśniu gładkim n-kalpainę-2 i -2 (ryc. 1). Przypuszczalnie lista ta nie jest jeszcze pełna (S o r im a c h i i współaut.
1994). Stężenia Ca , potrzebne dla aktywacji kalpain ą - m - i ą/m- w warunkach in vitro są znacznie wyższe od stężeń Ca + in vivo, które w komórce w stanie spoczynku są w granicach 0,1-0,8 ąM. Mimo to w warunkach in vivo
dzia-1 Szersze informacje o białkach i proteazach: B a r r e t t i M c D o n a ld 1980, H u g li 1988, S t r y e r 1997. O
Przegląd literatury dotyczącej kalpain do 1992 roku znajdzie Czytelnik w pracy przeglądowej: J a k u b iec-
Rodzina dużej podjednostki
HCL, mCL H/mCL
nCL-1
| domena proteazow affi
wszystkie
li
tkanki IV__ (p94) nCL-2 nCL-2’ C H j II 1381L U D
I C M l D ro s p p h ila I i i III i » i •> r** i m mięsień ! prążkowany mięsień gładki mięsień gładki 1017 Q §-f 1320 1597 1 V i IV mała podjednostka CaRyc.l. Schematycznie przedstawiona struktura ro dziny kalpain.
Arabskimi i rzymskimi cyframi oznaczono odpowiednio, numery aminokwasów i domen. CL — kalpaina; C i H w domenie proteazowej oznaczają aktywne aminokwasy: cy steinę i histydynę (wzorowane na rycinie So r im a c h i i współaut. 1994).
łanie p i m-kalpainy może być efektywne już w 0.1 pM stężeniu Ca . Przypuszczalne mecha nizmy, które to umożliwiają omówiono poniżej. Budowa kalpainy została przedstawiona na przykładzie m-kalpainy i p-kalpainy. Kal paina jest zbudowana z dwóch podjednostek: 80 kDa i 30 kDa, nazwanych dużą i małą. W podjednostce 80 kDa można wyróżnić od N-końca cztery domeny (I-IV), w podjednostce 30 kDa dwie domeny (V i VI), (ryc.l). Domena 1, której sekwencja nie jest homologiczna z żadną ze znanych, działa jako inhibitor aktyw ności proteolitycznej. Domena II, katalityczna, jest podobna do innych znanych proteaz cy
sternowych: katepsyn B, H, L oraz papainy. Domena III posiada sekwencję niepodobną do żadnej ze znanych; jej funkcja jest niejasna. Domena IV, o sekwencji homologicznej z se kwencją kalmoduliny, zawiera cztery rejony o strukturze „EF-hand”, które mogą wiązać Ca +. Domena V jest bogata w reszty glicynowe i reszty aminokwasów hydrofobowych; przy puszczalnie za jej pośrednictwem kalpaina wiąże się z błonami wewnątrzkomórkowymi. Domena VI posiada sekwencję homologiczną z domeną IV, zawiera cztery rejony wiążące jony Ca2+. Obie podjednostki 80 kDa i 30 kDa łączą
się wiązaniem niekowalencyjnym. Podjednost ka 80 kDa jest odmienna dla poszczególnych izoform kalpainy. Ta sama zaś izoforma z tka nek zwierząt różnych gatunków wykazuje znaczne podobieństwo (około 95% homologii). n-Kalpaina-1 (p94) różni się od izoform j i - i m - obecnością trzech dodatkowych odcinków w łańcuchu polipeptydowym, z których jeden ma sekwencję zawierającą sygnał transportu przez błonę jądrową. n-Kalpaina-2 oraz 2’ są produktami tego samego genu. Powstają w wy niku różnicowego składania (ang. alternative splicing) wspólnego mRNA. Izoforma 2’ nie po siada domeny IV i nie wiąże jonów wapnia, ani małej podjednostki kalpainowej. Wydaje się więc, że jej aktywność jest niezależna od Ca +. U muszki (Drosophila) znaleziono również ho- molog kalpainy nie posiadający domeny wią żącej Ca , natomiast występuje w tym białku domena o strukturze „palców cynkowych”, umożliwiająca wiązanie z DNA. Podjednostka 30 kDa, odpowiedzialna za wrażliwość kalpai ny na Ca , jest jednakowa w p- i m-kalpainie i wykazuje wielkie podobieństwo międzygatun- kowe. Podjednostki 30 kDa w n-kalpainach dotychczas nie zidentyfikowano ( G o l l i współ aut. 1992a, b, J a k u b ie c - P u k a 1993, S a i d o i współaut. 1994).
Kalpaina jest enzymem wewnątrzkomór kowym, obecnym zarówno w cytosolu, jak i związanym z błonami wewnątrzkomórkowymi, jądrami, cytoszkieletem, a w komórce dzielącej się — z wrzecionem mito tycznym. W mięśniu szkieletowym (i- i m-kalpaina są związane głównie z linią Z w miofibrylach, natomiast n-kalpaina-1 jest związana z białkiem miofi- bryli tytyną (L a n e i współaut. 1992, J a k u b ie c - P u k a 1993, S o r im a c h i i współaut. 1995).
Promotor genu podjednostki 80 kDa ma właściwości charakterystyczne dla genów me tabolizmu podstawowego (ang. housekeeping genes). Promotor ten ma ponad dziesięć miejsc zapoczątkowujących transkrypcję oraz po przedzają go cztery regiony hamujące trans krypcję (tzw. wyciszacze). Geny podjednostek 80 kDa i 30 kDa wykazują znaczne podobień stwo. Każdy z genów większej podjednostki (p, m- i p94) oraz gen podjednostki 30 kDa wystę puje w innym chromosomie (u człowieka odpo wiednio w 1 1, 1, 1 5 i 19 chromosomie) (J a k u - b ie c - P u k a 1993, S o r im a c h i i współaut. 1995).
Wypada wspomnieć, że oprócz kalpainy w tkankach zwierzęcych są obecne inne, zależne od jonów wapnia, układy proteolityczne, ak tywne w neutralnym zakresie pH ( J a k u b ie c - P u k a 1993, S m y t h i C o h e n 1994).
REGULACJE DZIAŁANIA KALPAIN
Regulacja działania kalpain w komórce jest ciągle jeszcze niejasna. W warunkach in vitro na kalpainy działa większość inhibitorów i ak tywatorów proteaz cysternowych. Otrzymano też wiele inhibitorów syntetycznych, specyficz nych wobec kalpain i skutecznych również in vivo. Spośród związków obecnych w komórce, aktywatorami kalpain są fosfolipidy, obecne głównie w błonach (fosfatydyloinozytole, zwła szcza fosfatydyloinozytolo (4,5)-bisfosforan, dioleinoglicerol, fosfatydyloseryna a także ce- rebrozydy i fosfatydy) oraz białka jądrowe hi- stony. Powodują one zwiększenie wrażliwości kalpainy na Ca , zbliżając ją do stężenia Ca w komórce. Przy czym, optymalne dla działania kalpainy stężenie Ca może być różne, zależnie od substratu (J a k u b ie c - P u k a 1993).
W tkankach kalpaina znajduje się w po staci nieaktywnego proenzymu, i jak to udo wodniono (w badaniach in vitro ), aktywacja następuje drogą autolizy w obecności Ca +. Z domen I i V zostają odtrawione pewne frag menty, co przypuszczalnie powoduje odsłonię cie centrum aktywnego i obniżenie stężenia Ca , potrzebnego dla aktywności proteazowej. Taki mechanizm aktywacji kalpainy może mieć miejsce przypuszczalnie również w wa runkach in vivo, zwłaszcza w ekstremalnych sytuacjach, prowadzących do nekrozy czy apoptozy. Forma enzymu zaktywowanego nie odwracalnie drogą autolizy jest bardzo nie trwała i stanowi co najwyżej kilka procent ca łej obecnej w komórce kalpainy. Przy czym n-kalpaina-1 jest tak nietrwała, iż dotychczas izoforma ta nie została wyizolowana, a jej ist nienie i sekwencje poznano na podstawie ba dań DNA. Ostatnie lata przyniosły informacje pozwalające przypuszczać, że kalpaina jest ak
tywowana w komórce w sposób odwracalny
( G o l l i współaut. 1992a, b, S a i d o i współaut.
1994, M o l i n a r i i C a r a f o l i 1997).
Do systemu kalpainowego należy natural ny, specyficzny, wewnątrzkomórkowy, inhibi tor kalpainy — kalpastatyna, białko o ciężarze 60-70 kDa. Kalpastatyna ma cztery miejsca inhibitorowe, wiążące w obecności jonów wap nia cztery cząsteczki kalpainy (przypuszczal nie w obrębie IV i VI domeny). Kalpastatyna działa jak odwracalny inhibitor kompetycyjny kalpainy, będący równocześnie jej substratem. Kalpastatyna jest zlokalizowana w tych sa mych rejonach co kalpaina, co zostało dokła dnie przebadane w komórce mięśniowej. Przy puszczalnie kalpastatyna reguluje transport kalpainy w komórce i wiązanie jej z błonami, a wzajemna proporcja zawartości kalpainy i kal- pastatyny jest jednym z czynników regulacji aktywności proteazy. Proporcja ta różni się za leżnie od regionu komórki i może zmieniać się w przebiegu procesów komórkowych ( G o l l i współaut. 1992b, J a k u b ie c - P u k a 1993, K a w a s a k i i K a w a s h im a 1996). Na aktywność kalpain mają wpływ czynniki wzrostu. Poszczególne z nich zmniejszają bądź zwiększają aktywność kalpain, przypuszczalnie przez udział w regu lacji syntezy kalpain i kalpastatyny, a także przez wpływ na translokację kalpain do błon wewnątrzkomórkowych ( N e u b e r g e r i współ aut. 1997). Uważa się coraz powszechniej, że istotnym elementem aktywacji kalpain jest ich wiązanie się z błonami biologicznymi, nastę pujące w obecności Ca +. Aktywacja ta nie wy maga częściowej autolizy enzymu i jest przy puszczalnie odwracalna (J a k u b ie c - P u k a 1993,
Y a m a s h im a i współaut. 1996, M o l i n a r i i C a r a f o l i , 1997).
SPECYFICZNOŚĆ SUBSTRATOWA KALPAIN
Kalpaina jest typową endopeptydazą (tzn. rozszczepia wiązania peptydowe wewnątrz łańcucha polipeptydowego, a nie na jego koń cach), specyficznie działającą na białka pew nych grup. Tnie białka na duże peptydy, nie powodując ich dalszej degradacji. Kalpaina w zasadzie nie wykazuje specyficzności wobec aminokwasów otaczających rozszczepiane wiązanie; nie są znane też przyczyny jej specy ficzności wobec poszczególnych białek.
Substratami kalpainy są białka wiążące kalmodulinę, niektóre enzymy cytosolowe — zwłaszcza białkowe kinazy (jak kinaza C, kina
za lekkich łańcuchów miozyny, kinaza zależna od kalmoduliny) i fosfatazy (jak kalcyneuiyna), fosfolipaza C, liczne białka cytoszkieletowe, w tym białka filamentów pośrednich i białka wiążące się z aktyną, niektóre białka miofibry- li mięśni, dystrofina, proteoglikany, Ca2+-ATP- aza, białka związane z mikrotubulami (MAP 1 i MAP 2), niektóre histony, niektóre czynniki transkrypcyjne, liczne białka receptorowe hor monów i czynników wzrostu, cytokiny, nie które białka adhezji komórek, niektóre białka soczewki oka. Substratami kalpainy nie są: białka cytosolowe (z wyjątkiem kinaz i
fosfa-taz), białka kalmodulino-podobne, a także „natywne” białka miofibryli mięśnia: aktyna, miozyna i a-aktynina. Liczne białka, w formie „natywnej” oporne na działanie kalpainy, sta
ją się jej substratami po częściowym zdenatu- rowaniu ( G o l l i współaut. 1992a, J a k u b ie c - - P u k a 1993, S a i d o i współaut. 1994, K a w a s a k i
i K a w a s h im a 1996).
ROLA KALPAIN W KOMÓRKACH
Na podstawie posiadanych obecnie da nych, uzyskanych zwłaszcza w ostatnich la tach, można z dużym prawdopodobieństwem przypuszczać, jakie są role p- i m-kalpain w komórce; można je pogrupować następująco.
WPROWADZENIE BIAŁKA NA DROGĘ DEGRADACJI
Rozszczepienie nielicznych wiązań pepty- dowych (nawet tylko jednego) przez kalpainę może powodować zmianę struktury białka lub jej destabilizację, która umożliwi innym, mniej specyficznym proteazom komórkowym dalsze trawienie białka do mniejszych peptydów i do aminokwasów.
ZMIANĘ AKTYWNOŚCI CZYNNEGO BIOLOGICZNIE BIAŁKA
Przykładami białek aktywowanych przez kalpainę drogą ograniczonej proteolizy są niektóre kinazy C, hydroksylaza tyrozynowa, V i X czynńiki krzepnięcia krwi, czy receptor „rianodynowy” w mięśniu szkieletowym. Kal- paina moduluje również proces agregacji pły tek krwi poprzez ograniczoną proteolizę agre- giny. Przykładami białek unieczynnianych przez kalpainę są czynniki transkrypcyjne
c-Fos i c-Jun, jak również kinaza pp39mos (J a k u b ie c - P u k a 1993).
Kalpaina, zależnie od jej lokalizacji i warun ków działania, może odtrawiać różne fragmenty tego samego białka, co może spowodować uru chomienie odmiennych procesów biologicznych. Przykładem jest trawienie witronektyny przez kalpainę w krwioobiegu ( S e i f f e r t 1996).
ZMIANA MECHANIZMU REGULACJI ENZYMÓW
Wynikiem działania kalpainy jest zmiana mechanizmu regulacji aktywności niektórych enzymów. Na przykład, jedna z izoform białko wej kinazy C pozostaje w pełni aktywna po od- trawieniu jej części regulującej (około 30 kDa). Aktywność ta jednak przestaje być zależna od aktywacji przez Ca i przez fosfolipidy (ryc. 2). Działanie tak zmodyfikowanej kinazy może być długoterminowe i może przyczyniać się do długotrwałego zwiększenia poziomu Ca + w cy- tosolu. Podobnie, działanie kalpainy na nie które enzymy regulowane przez kalmodulinę (kinazę lekkich łańcuchów miozyny, Ca +-ATP- azę, czy kalcyneuiynę) powoduje uniezależnie nie ich aktywności od kalmoduliny. Działanie kalpainy może też powodować zmianę
umiej-R: d o m e n a re g u la c y jn a C: d o m e n a k a ta lity c zn a A: c e n tru m a k tyw n e
aktywny fragment kinazy C uniezależniony od kofaktorów
Ryc. 2. Schematycznie przedsta wiona proteolityczna aktywacja białkowej kinazy C przez kalpainę.
Do aktywności kinazy C jest potrzebna obecność kofaktora, dla uwolnienia centrum aktywnego od segmentu inhi bitorowego domeny regulacyjnej. W wy niku ograniczonej proteolizy przez kal painę, zostaje usunięta domena regula cyjna i odsłonięte centrum aktywne; kofaktor przestaje być potrzebny dla aktywacji enzymu, który zostaje nieod wracalnie zaktywowany do nie kontro lowanego, przedłużonego działania (wzorowane na rycinie Sa id o i współ
scowienia enzymu w komórce, przez uwolnie nie go ze struktur komórkowych (J a k u b ie c - - P u k a 1993, S a i d o i współaut. 1994, Y a m a s h i- m a i współaut. 1996).
ZMIANA KSZTAŁTU KOMÓRKI I ORGANIZACJI ORGANELLI SUBKOMÓRKOWYCH
Kalpaina może wpływać na organizację cy- toszkieletu oraz na kształt komórki i rozmie szczenie organelli poprzez odcinanie z białek cytoszkieletowych ich fragmentów peptydo- wych istotnych dla wiązania z innymi białka mi. Dobrym przykładem jest degradacja spek- tiyny i zmiana kształtu erytrocytów na skutek aktywacji obecnej w erytrocytach p-kalpainy przez jony Ca , wprowadzone drogą jonofore- zy. Przypuszczalnie kalpaina ma wpływ na ta kie procesy wymagające reorganizacji cyto- szkieletu, jak fuzja komórek czy egzocytoza i endocytoza. Dobrym przykładem, i to zarówno wpływu na rozmieszczenie organelli komórko wych, jak i na zapoczątkowanie ich degradacji, jest działanie kalpainy na miofibryle mięśnia prążkowanego. Kalpaina powoduje usunięcie z miofibryli linii Z (struktury umocowującej fila- menty aktynowe), co wywołuje dezorganizację miofibryli i uwalnianie z nich filamentów mio- zynowych i aktynowych. Wzrost aktywności kalpainy powoduje również zwiększenie się puli mobilnych filamentów, umiejscowionych na powierzchni miofibryli oraz przyspieszenie metabolizmu ich białek ( G o l l i współaut. 1992a, J a k u b ie c - P u k a 1993, M o l i n a r i i C a r a f o l i 1997).
PRZYPUSZCZALNA ROLA KALPAIN W UKŁADZIE NERWOWYM
W układzie nerwowym kalpaina jest obe cna w różnych rodzajach komórek. W neuro nach znajduje się w różnych ich rejonach: w ciele komórki, aksonach, dendrytach, w bło nach synaptycznych, w pęcherzykach synap tycznych. Działanie kalpainy jest prawdopo dobnie istotne dla reorganizacji kontaktów sy naptycznych, leżącej u podstaw plastyczności synaps. Przypuszczalnie więc, kalpaina odgry wa ważną rolę w procesach pamięci. Ponadto kalpaina przyspiesza metabolizm mieliny i wy daje się odgrywać rolę w procesie mielinizacji
(J a k u b ie c - P u k a 1993, S m y t h i C o h e n 1994).
ZMIANY PATOLOGICZNE ZWIĄZANE Z DZIAŁANIEM KALPAIN
Stany powodujące wzrost stężenia we
wnątrzkomórkowego Ca prowadzą również
do zwiększonej aktywności kalpain. Ma to miejsce, na przykład, w niedokrwieniu i stre sie oksydacyjnym lub w apoptozie (T r u m p i B e -
r e z e s k y 1995). Czy, i w jakim stopniu, wzrost
aktywności kalpain może być przyczyną apop- tozy nie zostało udowodnione. Faktem jest jed nak, że w niektórych przypadkach ekspery mentalnej apoptozy zastosowanie inhibitorów kalpainy może jej zapobiegać. Mechanizm tego zjawiska nie jest znany ( P a t e l i współaut. 1996, Z h i v o t o v s k y i współaut. 1997). W nie- dokrwionym mózgu kalpaina znajdująca się na błonach ulega aktywacji w wyniku wzrostu stężenia Ca i obecności fosfolipidów błono wych. Zwiększona aktywność kalpainy przy czynia się do uszkodzenia błon. Przypuszczal nie taki jest mechanizm uszkodzenia błon li- zosomów i uwolnienie z nich enzymów degra- dacyjnych, przyczyniających się do uszkodze nia i śmierci neuronu (Y a m a s h im a i współaut.
1996).
Wzmożenie aktywności kalpainy obserwo wano też w eksperymentalnych ogniskowych uszkodzeniach mózgu, i to zarówno krótko po uszkodzeniu ( w ciągu minut), jak i trwające przez wiele dni. Miało ono miejsce również w odległych od uszkodzenia rejonach, w tym kontralateralnych. Efektem zwiększonej ak tywności kalpainy jest degradacja spektryny i neurofilamentów w neuronach. Przypuszczal nie tą drogą kalpaina odgrywa istotną rolę w procesach neurodegeneracyjnych po uszko dzeniu mózgu (S a a tm a n i współaut. 1996, Po-
s m a n t u r i współaut. 1997).
Zmniejszenie aktywności kalpain jest rów nież patogenne. Brak aktywności n-kalpainy-
1 (p94) staje się przyczyną dystrofii mięśnio wej typu obrączowo-kończynowego 2A, scho rzenia występującego rodzinnie i dziedziczo nego autosomalnie recesywnie. U osób cier piących na tę dystrofię wykryto dotychczas kilkanaście różnorodnych m utacji genu n-kalpainy-1 (15ql5. l-q 2 1 .1). Są to zarówno mutacje powodujące zamianę jednego tylko aminokwasu, jak też mutacje prowadzące do produkcji mniejszej, nieaktywnej kalpainy
( R i c h a r d i współaut. 1995). Nie opisano do
tychczas schorzeń związanych z defektem żadnej z powszechnie występujących izoform kalpainy. Przypuszczalnie defekt taki nie po zwala na przeżycie organizmu. Wypada wspo mnieć, że kalpainom przypisuje się udział w patogenezie niektórych form nadciśnienia a także takich schorzeń, jak zaćma lub choroba Alzheimera.
PODSUMOWANIE
Kalpainy, wewnątrzkomórkowe proteazy aktywne w obecności Ca +, mają kluczowe znaczenie dla metabolizmu komórek. Kalpainy drogą ograniczonej proteolizy modyfikują pod stawowe dla funkcji i życia komórki białka. W
ten sposób kalpainy wpływają na organizację cytoszkieletu, aktywność enzymów i przebieg procesów komórkowych. Zaburzenie prawidło wego funkcjonowania kalpain staje się przy czyną wielu schorzeń.
CALPAINS
S u m m a r y
Calpain, a calcium-activated neutral cysteine protease, is an intracellular endopeptidase present in animal cells. In fact, calpain constitutes a large family of distinct isoenzymes, differing in structure and distribution. Substrates for calpa in include cytoskeletal proteins, intracellular enzymes (parti
cularly kinases and phosphatases] and regulatoxy proteins. Calpain may play a part in physiological events such as modulation o f enzyme activity, protein turnover, or cyto skeletal rearrangement. Disturbances in calpain func tions cause several diseases.
LITERATURA
Ba r r e t tA. J., McDo n a l d J. K., 1980. Mammalian prote
ases a glossary and bibliography. Volume 1 Endopep-
tidases. Academic Pres, New York.
Go l l D. E., Th o m p s o nV. F., Ta y l o r R. G., Ch r is t ia n s e n
J. A., 1992a. Role o f the calpain system in muscle
growth. Biochimie 74, 225-237.
Go l lD . E ., Th o m p s o n V . F., Ta y l o r R . G ., Za l e w s k aT.,
1 99 2b . Is calpains activity regulated by membranes and autolysis or by calcium and calpastatin? BioEssa-
ys 14, 5 4 9 -5 5 6 .
Hu g l iT. E., 1988. Cellular proteases and control mecha
nisms. Alan R. Liss, Inc., New York.
Ja k u b ie c- Pu k a A ., 1993. Rola proteolitycznego systemu kalpainowego w komórkach zwierzęcych. Postępy Bio
chemii 39, 2 5 1 -2 5 8 .
Ka w a s a k iH., Ka w a s h i m aS., 1996. Regulation o f the calpa-
in-calpastatin system by membranes. Mol. Membrane
Biol. 13, 217-224.
La n e R. D., Al l a n D. M ., Me l l g r e n R. L., 1992. A com
parison o f the intracellular distribution o f g-calpain, m- calpain. and calpastatin in proliferating humamA431 cells. Exp. Cell Res. 203, 5-16.
Mo l in a r iM., Ca r a f o l i E., 1997. Calpain: a cytosolic pro teinase active at the membranes. J. Membrane Biol.
156, 1-8.
Ne u b e r g e r T., Ch a k r a b a r t iA. K., Ru s s e l l T., De v r ie s
G ., Ho g a n E . L., Ba n ik N. L., 1997. Immunolocaliza-
tion o f cytooplasmic and myelin mcalpain in transfec ted schwann cells: I. Effect o f treatment with growth factors. J. Neurosci. Res. 47, 521-530.
Pa t e lT., Go r e s G. J., Ka u f m a n n S. H., 1996. The role o f
proteases during apoptosis . Faseb J. 10, 587-597.
Po s m a n t u r R., Ka m p f l A., Sim a n R., Liu S. J., Zh a o X.,
Cl if t o n G . L ., Ha y e s R. L., 1997. A calpain inhibitor attenuates cortical cytoskeletal protein loss after expe rimental traumatic brain injury in the rat. Neuroscien
ce 77, 8 7 5 -8 8 8 . Ric h a r d I., Br o u x O ., Al l a m a n d V ., Fo u g e r o u s s e F., Ch ia n n il k u l c h a i N., Bo u r g N., Br e n g u ie r L., De- v a n d C ., Pa s t u r a u d P ., Ro u d a u t C ., Hi l l a ir e D ., Pa s s o s - Bu e n o M . R ., Za t z M ., Tis c h f ie l d J . A ., Fa r d e -a u M ., Ja c k s o n C. E ., Co h e n D ., Be c k m a n n J. S.,
1995. Mutations in the proteolitic enzyme calpain 3
cause limb-girdle muscular dystrophy type 2A. Cell
81, 27-40.
Sa a t m a n K . E ., Bo z y c z k o- Co y n e D ., Ma r c y V ., Sim a n R ., McIn t o s h T. K ., 1996. Prolonged calpain-mediated
spectrin breakdown occurs regionally follow ing experi mental brain injury in the rat. J. Neuropathol. Exp.
Neurol. 55, 850-860.
Sa id oT. C., So r im a c iii H., Su z u k i K, 1994. Calpain: new
perspectives in molecular diversity and physiological- pathological involvem ent. Faseb J. 8, 814-822.
Se if f e r t D., 1996. Hydrolysis o f platelet vitronectin by cal
pain. J.Biol.Chem. 271, 11170-11176.
Sm y t h D., Co h e n P., 1994. Foreword. Biochimie 76,
195-197.
So r im a c h i H., Sa id o T. C., Su z u k i K „ 1994. New era of
calpain research . Discovery o f tissue-specific calpains
. Febs Lett. 343, 1-5.
So r im a c h i H ., Kin b a r a K ., Ki m u r a S ., Ta k a h a s h i M ., Is h iu r a S ., Sa s a g a w a N ., So r im a c h i N ., Sh i m a d a H ., Ta g a w a K., Ma r u y a m a K., Su z u k i K., 1995. Muscle -
specific calpain , p94 , responsible fo r limb girdle mu scular dystrophy type 2A, a ssociates with connectin through IS2, a p94-specific sequence. J. Biol. Chem.
270, 31158-31162.
St r y e rL., 1997. Biochemia. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa.
Tr u m pB. F., Be r e z e s k yI. K., 1995. Calcium-mediated cell
injury and cell death. FASEB. J. 9, 219-228.
Ya m a s h i m aT ., Sa id o T . C ., Ta k i t aM ., Miy a z a w a A ., Ya m a-
n oJ., Miy a k a w aA ., Nis h ij y o H., Ya m a s h it aJ., Ka w a
-s h im a S., O n o T ., Yo s h i o k aT ., 1996. Transient brain 2 +
ischaemia provokes Ca , PIP2 and calpain responses prior to delayed neuronal death in monkeys. Eur. J.
Neurosci. 8, 1932-1944.
Zh iv o t o v s k y B ., Bu r g e s s D . H ., Va n a g s. D . M ., Or r e-
n iu s S., 1997. Involvement o f cellular proteolytic ma
chinery in apoptosis. Biochem. Biophys. Res. Com-
