सोडियम-कैल्शियम एक्सचेंजर

सोडियम-कैल्शियम एक्सचेंजर (अक्सर ना चिह्नित किया जाता है+/सीए2+ एक्सचेंजर, एक्सचेंज प्रोटीन, या एनसीएक्स) एक antiporter झिल्ली प्रोटीन है जो कोशिकाओं से कैल्शियम को निकालता है। यह उस ऊर्जा का उपयोग करता है जो सोडियम (Na+) Na को अनुमति देकर+ जीव विज्ञान आयनों (Ca2+). तीन सोडियम आयनों के आयात के लिए एक एकल कैल्शियम आयन का निर्यात किया जाता है। एक्सचेंजर कई अलग-अलग प्रकार की कोशिकाओं और जानवरों की प्रजातियों में मौजूद है। सीए को हटाने के लिए एनसीएक्स को सबसे महत्वपूर्ण सेलुलर तंत्रों में से एक माना जाता है2+.

एक्सचेंजर आमतौर पर प्लाज्मा झिल्ली और उत्तेजनीय कोशिकाओं के माइटोकॉन्ड्रिया और अन्तः प्रदव्ययी जलिका में पाया जाता है।

समारोह
सोडियम-कैल्शियम एक्सचेंजर केवल उन प्रणालियों में से एक है जिसके द्वारा सेल में कैल्शियम आयनों की साइटोप्लाज्मिक एकाग्रता को कम रखा जाता है। एक्सचेंजर सीए को बहुत कसकर बांधता नहीं है2+ (कम आत्मीयता है), लेकिन यह आयनों को तेजी से परिवहन कर सकता है (उच्च क्षमता है), पांच हजार सीए तक परिवहन2+ आयन प्रति सेकंड। इसलिए, इसे Ca की बड़ी सांद्रता की आवश्यकता होती है2+ प्रभावी होने के लिए, लेकिन बड़ी मात्रा में Ca से सेल को छुटकारा दिलाने के लिए उपयोगी है2+ थोड़े समय में, जैसा कि क्रिया क्षमता के बाद न्यूरॉन में आवश्यक होता है। इस प्रकार, excitotoxicity अपमान के बाद सेल के सामान्य कैल्शियम सांद्रता को पुनः प्राप्त करने में एक्सचेंजर भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। अधिकांश पशु कोशिकाओं के प्लाज्मा झिल्ली में कैल्शियम आयनों का ऐसा प्राथमिक ट्रांसपोर्टर मौजूद होता है। एक और, अधिक सर्वव्यापी ट्रांसमेम्ब्रेन पंप जो कोशिका (जीव विज्ञान) से कैल्शियम का निर्यात करता है, वह है प्लाज्मा झिल्ली Ca2+ ATPase|प्लाज्मा झिल्ली Ca2+ ATPase (PMCA), जिसकी बहुत अधिक आत्मीयता है लेकिन बहुत कम क्षमता है। चूँकि PMCA Ca के लिए प्रभावी रूप से बाध्य करने में सक्षम है2+ भले ही इसकी सांद्रता काफी कम हो, यह कैल्शियम की बहुत कम सांद्रता को बनाए रखने के कार्य के लिए बेहतर अनुकूल है जो सामान्य रूप से एक कोशिका के भीतर होता है। फिर एक+/सीए2+ एक्सचेंजर उच्च आत्मीयता, कम धारिता Ca का पूरक है2+-ATPase और एक साथ, वे विभिन्न सेलुलर कार्यों में शामिल हैं जिनमें निम्न शामिल हैं:

फोटोरिसेप्टर सेल कोशिकाओं की गतिविधि
 * तंत्रिका स्राव पर नियंत्रण
 * हृदय उत्तेजना-संकुचन युग्मन
 * सीए का रखरखाव2+ कार्डियक कोशिकाओं में sarcoplasmic जालिका में एकाग्रता
 * सीए का रखरखाव2+ उत्तेजनीय और गैर-उत्तेजक कोशिकाओं दोनों के एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम में एकाग्रता
 * रोमांचन - केद्रन जोड़ा
 * कम सीए का रखरखावमाइटोकॉन्ड्रिया में 2+ एकाग्रता

एक्सचेंजर को कार्डियक विद्युत चालन असामान्यता में भी फंसाया जाता है जिसे बाद में विध्रुवण के रूप में जाना जाता है। ऐसा माना जाता है कि सीए का इंट्रासेल्युलर संचय2+ Na की सक्रियता का कारण बनता है+/सीए2+ एक्सचेंजर। नतीजा एक शुद्ध सकारात्मक चार्ज का एक संक्षिप्त प्रवाह है (3 ना याद रखें+ में, 1 सीए2+ बाहर), जिससे कोशिकीय विध्रुवण होता है। यह असामान्य सेलुलर विध्रुवण कार्डियक अतालता का कारण बन सकता है।

प्रतिवर्तीता
चूंकि परिवहन इलेक्ट्रोजेनिक है (झिल्ली की क्षमता को बदल देता है), झिल्ली का विध्रुवण एक्सचेंजर की दिशा को उलट सकता है यदि सेल पर्याप्त रूप से विध्रुवित है, जैसा कि एक्साइटोटॉक्सिसिटी में हो सकता है। इसके अलावा, अन्य परिवहन प्रोटीनों की तरह, परिवहन की मात्रा और दिशा ट्रांसमेम्ब्रेन सब्सट्रेट ग्रेडिएंट्स पर निर्भर करती है। यह तथ्य सुरक्षात्मक हो सकता है क्योंकि इंट्रासेल्युलर सीए में वृद्धि होती है2+ एकाग्रता जो एक्साइटोटॉक्सिसिटी में होती है, एक्सचेंजर को आगे की दिशा में सक्रिय कर सकती है, यहां तक ​​कि कम बाह्य कोशिकीय Na की उपस्थिति में भी+ एकाग्रता। हालाँकि, इसका अर्थ यह भी है कि, जब Na का इंट्रासेल्युलर स्तर+ एक महत्वपूर्ण बिंदु से आगे बढ़ जाता है, NCX Ca का आयात करना शुरू कर देता है2+. Na के संयुक्त प्रभावों के आधार पर, NCX सेल के विभिन्न क्षेत्रों में एक साथ आगे और पीछे दोनों दिशाओं में काम कर सकता है+ और सीए2+ ग्रेडिएंट्स। यह प्रभाव न्यूरोनल गतिविधि के फटने के बाद कैल्शियम के संक्रमण को लम्बा खींच सकता है, इस प्रकार न्यूरोनल सूचना प्रसंस्करण को प्रभावित करता है।

बस इतना ही+/सीएकार्डिएक ऐक्शन पोटेंशिअल में 2+ एक्सचेंजर
ना के लिए क्षमता+/सीएप्रवाह की उल्टी दिशा में 2+ एक्सचेंजर कार्डियक एक्शन पोटेंशिअल के दौरान प्रकट होता है। नाजुक भूमिका के कारण कि सीए2+ हृदय की मांसपेशियों के संकुचन में भूमिका निभाता है, Ca की कोशिकीय सांद्रता2+ सावधानी से नियंत्रित किया जाता है। आराम करने की क्षमता के दौरान, Na+/सीए2+ एक्सचेंजर Ca को पंप करने में मदद करने के लिए बड़े बाह्य Na+ सांद्रता प्रवणता का लाभ उठाता है2+ सेल से बाहर। वास्तव में, ना+/सीए2+ एक्सचेंजर सीए में हैअधिकांश समय 2+ प्रवाह स्थिति। हालांकि, कार्डियक एक्शन पोटेंशिअल के अपस्ट्रोक के दौरान Na का एक बड़ा प्रवाह होता है+ आयन। यह कोशिका का विध्रुवण करता है और झिल्ली क्षमता को सकारात्मक दिशा में स्थानांतरित करता है। क्या परिणाम इंट्रासेल्युलर [ना] में एक बड़ी वृद्धि है+]। यह Na के उत्क्रमण का कारण बनता है+/सीएNa पंप करने के लिए 2+ एक्सचेंजर+ आयन कोशिका से बाहर निकलते हैं और Caसेल में 2+ आयन। हालाँकि, एक्सचेंजर का यह उत्क्रमण [सीए में आंतरिक वृद्धि के कारण केवल क्षण भर के लिए रहता है2+] सीए की आमद के परिणामस्वरूप2+ एल-टाइप कैल्शियम चैनल के माध्यम से, और एक्सचेंजर सीए पंप करते हुए प्रवाह की अपनी आगे की दिशा में लौटता है2+ सेल से बाहर।

जबकि एक्सचेंजर सामान्य रूप से सीए में काम करता है2+ इफ्लक्स स्थिति (एक्शन पोटेंशिअल में जल्दी के अपवाद के साथ), कुछ स्थितियां असामान्य रूप से एक्सचेंजर को रिवर्स में बदल सकती हैं (सीए2+ प्रवाह, ना+ प्रवाह) स्थिति। नीचे सूचीबद्ध कई सेलुलर और फार्मास्युटिकल स्थितियां हैं जिनमें ऐसा होता है। *आंतरिक [ना+] सामान्य से अधिक है (जैसे यह तब होता है जब डायजोक्सिन और अन्य कार्डियक ग्लाइकोसाइड दवाएं सोडियम-पोटेशियम पंप को ब्लॉक कर देती हैं| ना+/के+-ATPase पंप।)
 * Ca का सारकोप्लाज्मिक रेटिकुलम रिलीज2+ बाधित है।
 * अन्य सीए2+ प्रवाह चैनल बाधित हैं।
 * यदि कार्रवाई संभावित अवधि लंबी है।

संरचना
प्रोटीन संरचना की भविष्यवाणी # माध्यमिक संरचना और हाइड्रोफोबिसिटी स्केल # विमली-व्हाइट पूरे अवशेष हाइड्रोफोबिसिटी स्केल के आधार पर, एनसीएक्स को शुरू में 9 ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन होने की भविष्यवाणी की गई थी। ऐसा माना जाता है कि ट्रांसमेम्ब्रेन डोमेन के प्राथमिक अनुक्रम के भीतर स्पष्ट छद्म-समरूपता के कारण, जीन दोहराव घटना से परिवार उत्पन्न हुआ है। छद्म-सममित हिस्सों के बीच डाला गया एक साइटोप्लाज्मिक लूप है जिसमें विनियामक डोमेन होते हैं। इन विनियामक डोमेन में सी 2 डोमेन जैसी संरचनाएं हैं और कैल्शियम विनियमन के लिए जिम्मेदार हैं। हाल ही में, एक्स - रे क्रिस्टलोग्राफी द्वारा एक पुरातन एनसीएक्स ऑर्थोलॉग की संरचना को हल किया गया है। यह सब्सट्रेट बाइंडिंग के लिए हीरे के आकार की साइट के साथ 10 ट्रांसमेम्ब्रेन हेलिकॉप्टर के प्रोटीन डिमर ट्रांसपोर्टर को स्पष्ट रूप से दिखाता है। संरचना और संरचनात्मक समरूपता के आधार पर, सक्रिय स्थल पर आयन प्रतियोगिता के साथ वैकल्पिक पहुंच के लिए एक मॉडल प्रस्तावित किया गया था। Saccharomyces cerevisiae और जीवाणु से तीन संबंधित प्रोटॉन-कैल्शियम एक्सचेंजर्स (CAX) की संरचनाओं को हल किया गया है। जबकि संरचनात्मक और कार्यात्मक रूप से सजातीय, ये संरचनाएं उपन्यास प्रोटीन चतुर्धातुक संरचना संरचनाओं, सब्सट्रेट युग्मन और विनियमन का वर्णन करती हैं।

इतिहास
1968 में, एच रेउटर और एन सेट्ज़ ने निष्कर्ष प्रकाशित किए कि, जब Na+ एक सेल के आसपास के माध्यम से हटा दिया जाता है, Ca का प्रवाह2+ संदमित है, और उन्होंने प्रस्तावित किया कि दो आयनों के आदान-प्रदान के लिए एक तंत्र हो सकता है। 1969 में, पीएफ बेकर के नेतृत्व में एक समूह जो स्क्वीड अक्षतंतु का उपयोग कर प्रयोग कर रहा था, ने एक निष्कर्ष प्रकाशित किया जिसमें प्रस्तावित किया गया कि Na का एक साधन मौजूद है।+ सोडियम-पोटेशियम पंप के अलावा अन्य कोशिकाओं से बाहर निकलें। डिजिटलिस, जिसे आमतौर पर फॉक्सग्लोव के रूप में जाना जाता है, को Na/K ATPase पर एक बड़ा प्रभाव डालने के लिए जाना जाता है, जो अंतत: हृदय के अधिक शक्तिशाली संकुचन का कारण बनता है। पौधे में यौगिक होते हैं जो सोडियम पोटेशियम पंप को रोकते हैं जो सोडियम इलेक्ट्रोकेमिकल ढाल को कम करता है। यह सेल से कैल्शियम को पंप करने में कम कुशल बनाता है, जिससे हृदय का अधिक बलपूर्वक संकुचन होता है। कमजोर दिल वाले व्यक्तियों के लिए, कभी-कभी दिल को भारी संकुचन बल के साथ पंप करने के लिए प्रदान किया जाता है। हालाँकि, यह उच्च रक्तचाप का कारण भी बन सकता है क्योंकि यह हृदय की सिकुड़न शक्ति को बढ़ाता है।

यह भी देखें

 * सक्रिय ट्रांसपोर्ट
 * कार्डिएक एक्शन पोटेंशिअल
 * पोटेशियम पर निर्भर सोडियम-कैल्शियम एक्सचेंजर

बाहरी संबंध

 * Diagram at cvphysiology.com
 * Klabunde, RE. 2007. Cardiovascular Physiology Concepts: Calcium Exchange.
 * Klabunde, RE. 2007. Cardiovascular Physiology Concepts: Calcium Exchange.