קלמודולין (Calmodulin) הוא חלבון המצוי בתאים אאוקריוטים, ושייך לאחת משתי המשפחות העיקריות של חלבונים קושרי סידן, הנקראת EF-hand (המשפחה השנייה נקראת annexins). חלבונים אלה פועלים תוך שינוי קונפורמציה בקשירת יוני סידן. השינויים המבניים משפעלים חלבונים תאיים נוספים אשר מעורבים בתגובות שונות בתא. קלמודולין משמש כמתווך סיגנלים של יוני סידן בתהליכים שונים כגון: מטבוליזם, דלקות, אפופטוזה, התכווצות שרירים, זיכרון בטווח קצר וארוך, התפתחות עצבים ועוד.
בשנת 1980 החוקר ווטרסון (Watterson) דיווח לראשונה על רצף חומצות האמינו המלא של קלמודולין. התקדמות זו חלה לאחר שבשנות ה-70, עשו כרומטוגרפיה של קלמודולין, אשר הובילה להצלחה בבידוד וניקוי של חלבונים קושרי קלמודולין והבנת המכניזם של קלמודולין.
קלמודולין הוא אחד החלבונים השמורים ביותר באאוקריוטים (כלומר רצף חומצות האמינו שלהם כמעט ולא עבר שינויים לאורך האבולוציה). למרות קיום כמויות רבות וארגון שונה של גנים של קלמודולין במינים השונים, גנים אלו מקודדים רצפי חומצות אמינו זהים לרוב. המבנה השמור יכול לרמוז לנו על חשיבותו וחיוניותו כמעביר סיגנלים של סידן.
מבנה הקלמודולין
קלמודולין הוא חלבון קטן וחומצי המורכב מ-148 חומצות אמינו. קיפול החלבון יוצר ארבעה מתחמים), אשר בכל מתחם יש אתר קישור ליון סידן (כלומר, קישור של עד ארבעה יוני סידן לכל חלבון). לקלמודולין יש ארבעה מבני EF-hand, המאופיינים במוטיב של הליקס-לולאה-הליקס (helix-loop-helix), ומסודרים בשני אזורים גלובולרים נפרדים. שני אתרים נמצאים בקצה הקרבוקסילי ושניים אחרים בקצה האמיני. בכל EF-hand מצוי אתר קישור אחד. קשירת הסידן לחלבון היא קואופרטיבית.
פעילות
קלמודולין מהווה למעשה סמן של רמת הסידן בציטופלסמה. עם כניסת הסידן, קשירת הסידן לקלמודולין היא קואופרטיבית. בעקבות הקישור, קלמודולין משנה קונפורמציה, ולאחר שינוי זה הקומפלקס סידן-קלמודולין (ידוע כקלציום-קלמודולין) משמש כאפקטור המשפיע על פעילות חלבונים. כך, לדוגמה, הקומפלקס סידן-קלמודולין משפעל פעילות קינאזות כמו CaM-קינאז.
