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Plasma membrane calcium pumps in smooth muscle: from fictional molecules to novel inhibitors

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Plasma membrane Ca2+ pumps (PMCA pumps) are Ca2+-Mg2+ ATPases that expel Ca2+ from the cytosol to extracellular space and are pivotal to cell survival and function. PMCA pumps are encoded by the genes PMCA1, -2, -3, and -4. Alternative splicing results in a large number of isoforms that differ in their kinetics and activation by calmodulin and protein kinases A and C. Expression by 4 genes and a multifactorial regulation provide redundancy to allow for animal survival despite genetic defects. Heterozygous mice with ablation of any of the PMCA genes survive and only the homozygous mice with PMCA1 ablation are embryolethal. Some PMCA isoforms may also be involved in other cell functions. Biochemical and biophysical studies of PMCA pumps have been limited by their low levels of expression. Delineation of the exact physiological roles of PMCA pumps has been difficult since most cells also express sarco/endoplasmic reticulum Ca2+ pumps and a Na+-Ca2+-exchanger, both of which can lower cytosolic Ca2+. A major limitation in the field has been the lack of specific inhibitors of PMCA pumps. More recently, a class of inhibitors named caloxins have emerged, and these may aid in delineating the roles of PMCA pumps.Key words: ATPases, hypertension, caloxin, protein kinase A, protein kinase C, calmodulin.

Les pompes à Ca2+ de la membrane plasmique (pompes PMCA) sont des Ca2+-Mg2+ ATPases qui expulsent le Ca2+ du cytosol vers l'espace extracellulaire; elles sont essentielles à la fonction et à la survie des cellules. Les pompes PMCA sont codées par les gènes PMCA1, -2, -3, et -4. L'épissage alternatif a produit de nombreuses isoformes qui diffèrent sur le plan de la cinétique et de l'activation par la calmoduline et les protéines kinases A et C. L'expression par les 4 gènes et une régulation multifactorielle assurent une redondance permettant aux animaux de survivre malgré des défauts génétiques. Les souris hétérozygotes privées d'un des gènes PMCA survivent et seules les souris homozygotes privées du gène PMCA1 sont embryoléthales. Certaines isoformes des PMCA pourraient aussi être impliquées dans d'autres fonctions cellulaires. Les études biochimiques et biophysiques des pompes PMCA ont été limitées par les faibles taux d'expression de ces dernières. La délimitation de leurs rôles physiologiques exacts est complexe étant donné que la majorité des cellules expriment aussi les pompes à Ca2+ du réticulum sarco/endoplasmique et un échangeur Na+/Ca2+ qui peuvent diminuer le Ca2+ cytosolique. Une limitation majeure dans le domaine est liée à l'absence d'inhibiteurs spécifiques des pompes PMCA. Une nouvelle classe d'inhibiteurs, nommés caloxines, pourraient contribuer à caractériser les rôles des pompes PMCA.Mots clés : ATPase, hypertension, caloxine, protéine kinase A, protéine kinase C, calmoduline.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2005

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  • Published since 1929, this monthly journal reports current research in all aspects of physiology, nutrition, pharmacology, and toxicology, contributed by recognized experts and scientists. It publishes symposium reviews and award lectures and occasionally dedicates entire issues or portions of issues to subjects of special interest to its international readership.
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