칼슘이 없는 인간 m-calpain의 결정 구조는 칼슘에 의한 활성화를 위한 전기적 스위치 메커니즘을 제안합니다.

칼페인(caipain) (칼슘 의존성 세포질 시스테인 단백질 분해효소)은 세포 골격 재구성 및 신호 전달과 같은 과정에 관여합니다. 칼슘이 없는 상태에서 결정화된 전체 길이의 이종 이량체 80-kDa (dI-dIV) + 30-kDa (dV+dVI) 인간 m-calpain의 2.3-Å 결정 구조는 쌍둥이 원반 모양을 보여주며, 파파인 유사 카탈리틱 도메인 dII와 두 개의 칼모둘린 유사 도메인 dIV+dVI가 반대 극을 차지하고, 종양 괴사 인자 알파 유사 베타 샌드위치 도메인 dIII와 N-말단 세그먼트 dI+dV가 그 사이에 위치하고 있습니다. 파파인과 비교할 때, 카탈리틱 유닛의 두 개의 하위 도메인 dIIa+dIIb가 서로에 대해 50도 회전하여 활성 부위와 기질 결합 부위를 방해하며, 이는 칼슘이 없는 경우 칼페인이 비활성임을 설명합니다. 도메인 dIII(전기적 스위치)의 극도로 음전하를 띤 루프에 칼슘이 결합하면 인접한 통 모양의 하위 도메인 dIIb가 나선형 하위 도메인 dIIa 쪽으로 이동하여 기능적 카탈리틱 센터의 형성을 가능하게 할 수 있습니다. 이 스위치 루프는 또한 막 결합을 매개할 수 있어 칼페인의 생체 내 칼슘 요구가 크게 감소되는 원인을 설명합니다. 카탈리틱 센터에서의 활성 상태는 N-말단 링커를 통해 칼모둘린 도메인에 칼슘이 결합함으로써 추가로 조절될 수 있습니다.