etanolll

Vista previa del material en texto

See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/288092004
The plasma membrane Ca2+-ATPase as a key enzyme in the intracellular
calcium homeostasis. Stimulation by ethanol and other effectors
Article  in  Acta Científica Venezolana · January 2004
CITATIONS
3
READS
318
1 author:
Gustavo Benaim
Fundación Instituto de Estudios Avanzados and Faculty of Science. Universidad Central de Venezuela
149 PUBLICATIONS   2,973 CITATIONS   
SEE PROFILE
All content following this page was uploaded by Gustavo Benaim on 06 April 2021.
The user has requested enhancement of the downloaded file.
https://www.researchgate.net/publication/288092004_The_plasma_membrane_Ca2-ATPase_as_a_key_enzyme_in_the_intracellular_calcium_homeostasis_Stimulation_by_ethanol_and_other_effectors?enrichId=rgreq-f48d2d98cbec2b9d2677613f9179d82b-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4ODA5MjAwNDtBUzoxMDA5NjA4MzYxNTI5MzQ0QDE2MTc3MjA3OTk0MTk%3D&el=1_x_2&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/publication/288092004_The_plasma_membrane_Ca2-ATPase_as_a_key_enzyme_in_the_intracellular_calcium_homeostasis_Stimulation_by_ethanol_and_other_effectors?enrichId=rgreq-f48d2d98cbec2b9d2677613f9179d82b-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4ODA5MjAwNDtBUzoxMDA5NjA4MzYxNTI5MzQ0QDE2MTc3MjA3OTk0MTk%3D&el=1_x_3&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/?enrichId=rgreq-f48d2d98cbec2b9d2677613f9179d82b-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4ODA5MjAwNDtBUzoxMDA5NjA4MzYxNTI5MzQ0QDE2MTc3MjA3OTk0MTk%3D&el=1_x_1&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/profile/Gustavo-Benaim?enrichId=rgreq-f48d2d98cbec2b9d2677613f9179d82b-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4ODA5MjAwNDtBUzoxMDA5NjA4MzYxNTI5MzQ0QDE2MTc3MjA3OTk0MTk%3D&el=1_x_4&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/profile/Gustavo-Benaim?enrichId=rgreq-f48d2d98cbec2b9d2677613f9179d82b-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4ODA5MjAwNDtBUzoxMDA5NjA4MzYxNTI5MzQ0QDE2MTc3MjA3OTk0MTk%3D&el=1_x_5&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/profile/Gustavo-Benaim?enrichId=rgreq-f48d2d98cbec2b9d2677613f9179d82b-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4ODA5MjAwNDtBUzoxMDA5NjA4MzYxNTI5MzQ0QDE2MTc3MjA3OTk0MTk%3D&el=1_x_7&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/profile/Gustavo-Benaim?enrichId=rgreq-f48d2d98cbec2b9d2677613f9179d82b-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4ODA5MjAwNDtBUzoxMDA5NjA4MzYxNTI5MzQ0QDE2MTc3MjA3OTk0MTk%3D&el=1_x_10&_esc=publicationCoverPdf
See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/288092004
The plasma membrane Ca2+-ATPase as a key enzyme in the intracellular
calcium homeostasis. Stimulation by ethanol and other effectors
Article  in  Acta Científica Venezolana · January 2004
CITATIONS
3
READS
40
1 author:
Some of the authors of this publication are also working on these related projects:
Intracellular Ca2+ regulation and function en Trypanosoma cruzi, Trypanosoma brucei and Leishmania sp View project
Intracellular calcium regulation View project
Gustavo Benaim
Fundación Instituto de Estudios Avanzados
138 PUBLICATIONS   2,286 CITATIONS   
SEE PROFILE
All content following this page was uploaded by Gustavo Benaim on 29 July 2016.
The user has requested enhancement of the downloaded file.
https://www.researchgate.net/publication/288092004_The_plasma_membrane_Ca2-ATPase_as_a_key_enzyme_in_the_intracellular_calcium_homeostasis_Stimulation_by_ethanol_and_other_effectors?enrichId=rgreq-14899ba7ada1e9d6fc2c585337b8c2db-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4ODA5MjAwNDtBUzozODkxMzA5MDQxOTUwNzJAMTQ2OTc4NzQ0NTU5Ng%3D%3D&el=1_x_2&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/publication/288092004_The_plasma_membrane_Ca2-ATPase_as_a_key_enzyme_in_the_intracellular_calcium_homeostasis_Stimulation_by_ethanol_and_other_effectors?enrichId=rgreq-14899ba7ada1e9d6fc2c585337b8c2db-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4ODA5MjAwNDtBUzozODkxMzA5MDQxOTUwNzJAMTQ2OTc4NzQ0NTU5Ng%3D%3D&el=1_x_3&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/project/Intracellular-Ca2-regulation-and-function-en-Trypanosoma-cruzi-Trypanosoma-brucei-and-Leishmania-sp?enrichId=rgreq-14899ba7ada1e9d6fc2c585337b8c2db-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4ODA5MjAwNDtBUzozODkxMzA5MDQxOTUwNzJAMTQ2OTc4NzQ0NTU5Ng%3D%3D&el=1_x_9&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/project/Intracellular-calcium-regulation?enrichId=rgreq-14899ba7ada1e9d6fc2c585337b8c2db-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4ODA5MjAwNDtBUzozODkxMzA5MDQxOTUwNzJAMTQ2OTc4NzQ0NTU5Ng%3D%3D&el=1_x_9&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/?enrichId=rgreq-14899ba7ada1e9d6fc2c585337b8c2db-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4ODA5MjAwNDtBUzozODkxMzA5MDQxOTUwNzJAMTQ2OTc4NzQ0NTU5Ng%3D%3D&el=1_x_1&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/profile/Gustavo-Benaim?enrichId=rgreq-14899ba7ada1e9d6fc2c585337b8c2db-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4ODA5MjAwNDtBUzozODkxMzA5MDQxOTUwNzJAMTQ2OTc4NzQ0NTU5Ng%3D%3D&el=1_x_4&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/profile/Gustavo-Benaim?enrichId=rgreq-14899ba7ada1e9d6fc2c585337b8c2db-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4ODA5MjAwNDtBUzozODkxMzA5MDQxOTUwNzJAMTQ2OTc4NzQ0NTU5Ng%3D%3D&el=1_x_5&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/institution/Fundacion_Instituto_de_Estudios_Avanzados?enrichId=rgreq-14899ba7ada1e9d6fc2c585337b8c2db-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4ODA5MjAwNDtBUzozODkxMzA5MDQxOTUwNzJAMTQ2OTc4NzQ0NTU5Ng%3D%3D&el=1_x_6&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/profile/Gustavo-Benaim?enrichId=rgreq-14899ba7ada1e9d6fc2c585337b8c2db-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4ODA5MjAwNDtBUzozODkxMzA5MDQxOTUwNzJAMTQ2OTc4NzQ0NTU5Ng%3D%3D&el=1_x_7&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/profile/Gustavo-Benaim?enrichId=rgreq-14899ba7ada1e9d6fc2c585337b8c2db-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4ODA5MjAwNDtBUzozODkxMzA5MDQxOTUwNzJAMTQ2OTc4NzQ0NTU5Ng%3D%3D&el=1_x_10&_esc=publicationCoverPdf
 REVISION (BIOLOGIA CELULAR) 
 Acta Científica Venezolana, 55: 304-314, 2004 
 
LA Ca2+-ATPasa DE LA MEMBRANA PLASMATICA COMO 
ENZIMA CLAVE EN LA HOMEOSTASIS INTRACELULAR DEL 
CALCIO. ESTIMULACION POR ETANOL Y OTROS EFECTORES 
 
 
Gustavo Benaim 
Laboratorio de Señalización Celular y Bioquimica de Parasitos 
Centro de Biociencias. Instituto de Estudios Avanzados (IDEA) y Laboratorio de Biofísica. 
Instituto de Biología Experimental, Facultad de Ciencias, Universidad Central de Venezuela. 
Apartado 47114. Caracas, Venezuela. 
e-mail gbenaim@reacciun.ve 
 
 Recibido: 27/05/04; Revisado: 06/07/04; Aceptado: 23/11/04 
 
RESUMEN: La Ca2+-ATPasa de la membrana plasmática (PMCA) es una enzima clave en la regulación de la concentración basal de Ca2+. 
Hemos demostrado que el etanol estimula la actividad de la Ca2+-ATPasa y el transporte de Ca2+ asociado. Cuando el etanol y la 
calmodulina (CaM) esta presentes simultáneamente, el efecto estimulatorio es aditivo, lo cual apoya que estos efectores actúan a través de 
distintos mecanismos. Mediante el uso de isoformas diferentes de la Ca2+-ATPasa se demostró que la variante PMCA2CI resultó ser mas 
sensible al efecto del etanol. Es Interesante resaltar que esta es la isoforma mas predominante en cerebro, cerebelo y tejido nervioso. Por 
otra parte, el fosfatidiletanol se forma mediante la transfosfatidilación de ciertos fosfolípidos cuando el etanol está presente, por una 
reacción que es catalizada por la fosfolipasa D. Este fosfolípido se acumula en la membrana de las células de mamífero luego del consumo 
de alcohol. Hemos demostrado que el fosfatidiletanol también estimula a la bomba de calcio de la membrana plasmática. Este fosfolípido 
incrementa la afinidad de la enzima por Ca2+ en mayor medida que la que se obtiene en presencia de CaM u otro fosfolípido acídico natural. 
Los esfingolípidos han sido reconocidos recientemente como importantes segundos mensajeros, actuando en varios sistemas en 
combinación con el Ca2+. En vista del hecho que la PMCA es estimulada poretanol, y tomando en cuenta que los esfingolípidos poseen 
grupos hidroxilo libres, decidimos estudiar el posible efecto de la ceramida y la esfingosina sobre esta bomba de calcio. Demostramos que 
la ceramida estimula a la Ca2+-ATPasa de una manera dosis-dependiente y de forma aditiva a la CaM y al etanol, cuando se compara con 
estos dos efectores añadidos separadamente. La ceramida afecta tanto la afinidad de la enzima por el Ca2+, como su Vmax. Mas aún, este 
esfingolípido también estimula el transporte de Ca2+ en vesículas invertidas de eritrocitos. Por lo contrario, la esfingosina, la cual se ha 
reportado en varios sistemas que actúa de manera antagónica a la ceramida, mostró un efecto inhibitorio sobre la Ca2+-ATPasa. Esta 
inhibición también se observó en presencia de CaM. Estos resultados tomados en conjunto sugieren que la ceramida y la esfingosina 
actúan antagónicamente sobre la PMCA, lo cual coincide con el efecto opuesto que estos esfingolípidos poseen frecuentemente en 
diferentes sistemas. Palabras clave: Ca2+-ATPasa; calmodulina; etanol; esfingolípidos; ceramida. 
 
 
THE PLASMA MEMBRANE Ca2+-ATPase AS A KEY ENZYME IN THE INTRACELLULAR CALCIUM 
HOMEOSTASIS. STIMULATION BY ETHANOL AND OTHER EFFECTORS 
 
 
ABSTRACT: The plasma membrane Ca2+-ATPase (PMCA) is a key enzyme in the regulation of the intracellular Ca2+ concentration. Studies 
from this laboratory have shown that ethanol stimulates the Ca2+-ATPase activity and its associated Ca2+-transport. When ethanol and 
calmodulin (CaM) were present simultaneously, the stimulatory effect was additive, supporting that these two effectors act through different 
mechanisms. The use of different isoforms of the Ca2+-ATPase showed that the variant PMCA2CI was more sensitive to the effect of 
ethanol. Interestingly, this is the predominant isoform in brain, cerebellum and nervous tissues. On the other hand, phosphatidylethanol is 
formed by transphosphatidylation of phospholipids when ethanol is present, a process catalyzed by phospholipase D. This phospholipid 
accumulates in the plasma membrane of mammalian cells after ethanol consumption. It was demonstrated that phosphatidylethanol also 
stimulates the plasma membrane calcium pump. The phospholipid increases the affinity of the enzyme for calcium to a larger extent than in 
the presence of calmodulin or other natural acidic phospholipids. Sphingolipids have been recently recognized as important second 
messengers acting, in many systems, in combination with Ca2+. In view of the fact that the PMCA is stimulated by ethanol, and since 
sphingolipids possess free hydroxyl groups, the study of the possible effect of ceramide and sphingosine on this calcium pump was 
undertaken. It was shown that ceramide stimulates the Ca2+-ATPase in a dose-dependent manner, and additively to the activation observed 
in the presence of CaM or ethanol, when compared to any of these effectors alone. Ceramide affects both the affinity for Ca2+ and Vmax of 
the enzyme. Furthermore, this second messenger also stimulates Ca2+ transport in inside-out plasma membrane vesicles from erythrocytes. 
Conversely, sphingosine, a reportedly antagonist to ceramide in many systems, showed an inhibitory effect on the Ca2+-ATPase activity. This 
inhibition was also observed on the CaM-stimulated enzyme. Taken together these results suggest that ceramide and sphingosine act 
antagonistically on the PMCA. This is in accordance with the frequently reported opposite effect of these sphingolipids in different systems. 
Key Words: Ca2+-ATPase, calmodulin; ethanol, sphingolipids, ceramide. 
 
INTRODUCCION 
El calcio es probablemente el mas importante entre 
todos los mensajeros intracelulares, en los mecanismos 
de traducción de señales en las células eucarióticas. Su 
función como mensajero está garantizada por la 
capacidad de la célula de mantener, en virtud de sus 
diferentes mecanismos homeostáticos, una 
concentración citoplasmática de este catión 4 órdenes de 
magnitud por debajo de su concentración extracelular18. 
Ca2+-ATPasa de la membrana plasmática 305 
Como catión bivalente es además atraído fuertemente 
hacia el interior de la célula en virtud de la diferencia de 
potencial eléctrica transmembrana negativa en el interior. 
Así, este ión esta separado de su potencial de equilibrio 
electroquímico que predice la ecuación de Nernst, unas 
10.000.000 de veces, si este catión se distribuyera 
pasivamente a través de la membrana. Este valor se 
encuentra muy por encima que el de cualquier otro ión 
presente en la célula. Este hecho implica que la apertura 
de un canal de calcio en la membrana plasmática, 
producto de una interacción con una señal específica, 
conllevaría a una entrada rápida de este catión, lo cual 
de hecho constituye la base de su acción como segundo 
mensajero. 
En este sentido cabe preguntarse porque es el calcio, 
entre todos los iones disponibles en la naturaleza, el que 
ha sido seleccionado evolutivamente como el mas 
importante mensajero intracelular. Volviendo a la 
elevadísima diferencia con respecto a su potencial de 
equilibrio electroquímico, probablemente el primer 
problema que tuvo que afrontar la célula durante su 
evolución, con respecto a este catión es su muy baja 
solubilidad, en comparación a otros iones, aunada a su 
gran abundancia en el agua de mar, donde se originó la 
vida. De esta manera, si no fuera excluido, el calcio 
precipitaría en el interior celular, fundamentalmente con 
los abundantes fosfatos y los ácidos orgánicos, lo cual 
imposibilitaría los procesos que se llevan a cabo en el 
citoplasma. La solución fue mantener una membrana 
muy impermeable al calcio y simultáneamente diseñar 
mecanismos de transporte altamente específicos, tanto 
para su exclusión activa hacia el medio extracelular 
como para su almacenamiento en organelos específicos. 
Posteriormente en la evolución, dado que la célula tuvo 
que invertir una cantidad importante de energía en 
mantener este elevado gradiente electroquímico de 
calcio, toma ventaja de dicho gradiente, y de otras 
propiedades químicas de este elemento y lo transforma 
en el catión señal por excelencia. 
Aunque esto es solo un teoría, parece concebible en 
función de las características de este particular catión y 
tomando en cuenta los otros hechos mencionados en 
este contexto. 
Regulación intracelular de calcio 
Tomando en cuenta lo anterior no es de extrañar que 
la célula posea hasta 7 mecanismos diferentes para 
mantener la concentración citoplasmática de calcio 
iónico [Ca2+]i a nivel submicromolar7,18. A nivel de los 
organelos, están presentes en el retículo endo (sarco) 
plasmático y la mitocondria. El primero presenta una 
Ca2+-ATPasa (SERCA), o bomba de Ca2+, con alta 
afinidad por Ca2+, pero con baja capacidad para el 
transporte del mismo, mientras que la mitocondria por lo 
contrario, posee un uniporte electroforético energizado 
por el gradiente electroquímico de protones en la 
membrana interior mitocondria, el cual presenta una alta 
capacidad de transporte pero una muy baja afinidad por 
este catión7,18. Ambos presentan también mecanismos 
de salida de Ca2+. La mitocondria excluye al catión 
gracias a un intercambiador Na+/Ca2+, (o en algunos 
casos H+/Ca2+), el cual es electroneutro, mientras que la 
salida de calcio del retículo endo(sarco)plasmático se 
logra a través de canales altamente regulados: Un canal 
de rianodina, mucho mas abundante en el 
sarcoplasmático, y un canal de sensible a IP3 mas 
importante en el retículo endoplasmático15, en el cual se 
induce la liberación cuando se produce este mensajero 
por la acción de la diferentes fosfolipasas C sobre el 
fosfatidilinositol (4,5) bisfosfato, lo cual conlleva a 
también a la liberación del diacilglicerol, otro fundamental 
segundo mensajero, que a su vez estimula la proteína 
quinasa C, con importantes implicaciones en los 
mecanismos de señalización celular15. También se ha 
identificado otra Ca2+-ATPasa diferente a las anteriores(PMR1), la cual está presente en el sistema de golgi y en 
vesículas secretoras de insulina en las células β del 
páncreas29. Sin embargo, en estas últimas células su 
función parece estar mas asociada a la secreción de la 
hormona29 que a la regulación intracelular del Ca2+. 
Los mecanismos presentes en diferentes organelos 
están limitados por la capacidad de éstos como 
compartimientos, por lo que a largo plazo, son los 
mecanismos ubicados en la membrana plasmática los 
responsables de la alta asimetría en la distribución del 
calcio entre el interior y el exterior celular7. Existe varios 
tipos de canales muy bien regulados a través diversos 
moduladores que permiten la entrada de Ca2+ siguiendo 
su gradiente de potencial electroquímico, tanto 
dependientes de ligandos como dependientes de voltaje, 
cuya descripción no está en los alcances de esta 
revisión. Entre los mecanismos de exclusión, existe un 
intercambiador Na+/Ca2+, el cual extruye Ca2+ del interior 
celular utilizando como energía la disipación del 
gradiente electroquímico de Na+ existente entre el 
citoplasma y el exterior celular25. Este intercambiador 
presenta una estequiometría de 3Na+ /Ca2+, siendo muy 
importante en células excitables donde los cambios en la 
concentración basal del Ca2+ pueden ser bastante 
elevados25. De acuerdo a esto, su afinidad por el Ca2+ es 
relativamente baja, en comparación con su capacidad 
relativa de transporte, la cual es alta. Por otra parte, la 
Ca2+-ATPasa (o bomba de calcio) de la membrana 
plasmática presenta una relativamente baja capacidad 
de transporte pero una alta afinidad por el Ca2+, 
compatible con la concentración citoplasmática de este 
catión cuando la célula esta en reposo7,20. A diferencia 
de el intercambiador Na+/Ca2+, esta enzima es 
extremadamente ubicua, habiéndose identificado en 
todas las células eucariotas estudiadas hasta el 
presente, desde mamíferos hasta plantas, y desde 
hongos hasta parásitos12. 
La visión en conjunto de todos estos diferentes 
mecanismos permiten concluir que su presencia 
simultanea en una célula no es redundante, ya que cada 
mecanismo presenta ubicación espacial, afinidad y 
capacidad diferente, lo que garantiza que en conjunto 
son capaces de mantener la homeostasis intracelular de 
306 Benaim 
Ca2+ tanto en reposo, como luego de una señal que 
eleve subitamente su concentración. 
La Ca2+-ATPasa de la membrana plasmática 
Desde el punto de vista estructural y funcional, la Ca2+-
ATPasa de la membrana plasmática (definida 
geneticamente como PMCA) es diferente a la Ca2+-
ATPasa presente en el retículo endo(sarco)plasmático 
(SERCA), ya que su peso molecular es de 138.000 Da16, 
mientras que la del retículo está entre 109.000 y 115.000 
Da18. Ambas proteínas han sido secuenciadas, 
encontrándose muy poca homología secuencial. De 
hecho, las únicas secuencias comunes entre ambas 
proteínas son las correspondientes al sitio de 
fosforilación por el ATP y el sitio de unión de nucleótidos. 
Estos dos sitios son característicos de todas las bombas 
iónicas del tipo ¨P¨, así definidas por la formación de un 
intermediario fosforilado (un aspartil-fosfato) durante su 
ciclo catalítico18. La estequiometría de estas dos bombas 
iónicas también es distinta. La Ca2+-ATPasa de la 
membrana plasmática transporta un átomo de Ca2+ por 
cada molécula de ATP que hidroliza, mientras que la 
enzima del retículo transporta 2 átomos por molécula de 
ATP18. Otra diferencia fundamental lo constituye el 
hecho de que la enzima de la membrana plasmática 
puede perder hasta el 40 % de su masa y todavía ser 
capaz de transportar calcio de una manera ATP-
dependiente2,17. De hecho, en experimentos mediante 
proteólisis parcial de la proteína y reconstitución en 
liposomas, hemos demostrado que un fragmento de 
81.000 Da. es capaz de mantener la función de hidrólisis 
de ATP y el transporte de Ca2+ asociado2. Este hecho 
sugiere que alrededor del 40 % de la masa de la enzima 
esta comprometida en su regulación17, a diferencia de la 
bomba del retículo la cual es muy pobremente regulada. 
Es interesante mencionar que aunque la Ca2+-ATPasa 
de la membrana plasmática es altamente ubicua entre 
los organismos eucariotes como se mencionó 
anteriormente, existen diferencias interesantes entre 
estas bombas de calcio en distintos organismos. Por 
ejemplo, la Ca2+-ATPasa del parásito patógeno 
Trypanosoma brucei, causante de la enfermedad del 
sueño, aunque tiene un peso molecular aparente similar 
a la enzima homóloga de humanos y comparte otras 
características con ésta8, es inhibida por la pentamidina, 
droga de uso generalizado en la cura de la dolencia 
antes mencionada, mientras que esta droga no tiene 
ningún efecto sobre la Ca2+-ATPasa de humanos8. Lo 
mismo puede decirse del efecto de cristal violeta (o 
violeta de genciana) sobre esta enzima en Trypanosoma 
cruzi 26. Estos estudios apuntan hacia la búsqueda de 
diferencias entre esta enzima en distintos 
tripanosomatidios, con respecto a la estructura homóloga 
de mamíferos, con el objeto de establecer diferencias 
relevantes desde el punto de vista terapéutico, en el 
desarrollo de drogas contra las enfermedades causadas 
por estos parásitos12. 
Regulación de la Ca2+-ATPasa por la calmodulina 
La Ca2+-ATPasa de la membrana plasmática es 
estimulada por la calmodulina (CaM), una proteína de 
16.700 bien conservada evolutivamente y cuya ubicuidad 
en las células eucarióticas es paralela a la de bomba de 
calcio. De hecho, se podría postular que ambas 
proteínas han coevolucionado en los eucariotes con el fin 
de garantizar el funcionamiento del Ca2+ como señal. 
Así, cuando el calcio se eleva intracelularmente, 
producto de la apertura de un canal voltaje-dependiente 
o ligando-dependiente, este catión se une a la CaM la 
cual cambia su conformación y modifica la actividad de 
las enzimas “blanco”, lo cual a su vez desencadena la 
reacción de la célula ante la señal. Posteriormente, el 
complejo Ca2+-CaM, estimula a la bomba de calcio de la 
membrana plasmática, conllevando a la disminución de 
la concentración del Ca2+ citoplasmático a su nivel de 
reposo, preparando así a la célula para responder a una 
nueva señal7,18. La CaM presenta 4 sitios de unión para 
el calcio los cuales son altamente cooperativos. La unión 
del calcio a la proteína incrementa su contenido de α-
hélice, concomitantemente con su hidrofobicidad14. La 
conformación de la proteína depende estrictamente de 
cuantos átomos de calcio estén enlazados, lo cual la 
transforma en un “sensor” de la concentración 
citoplasmática de Ca2+. De esta manera puede reconocer 
diferentes enzimas de acuerdo a la concentración de 
Ca2+ intracelular presente en un momento dado. 
También se ha postulado que la apocalmodulina 
(proteína en ausencia de Ca2+), es capaz de reconocer 
ciertas enzimas blanco14. La estructura de la CaM ha 
sido conservada evolutivamente entre los diferentes 
eucariotas6,14. Sin embargo, la CaM de los 
tripanosomatidios presenta como excepción 17 
sustituciones aminoacídicas con respecto a la proteína 
de humanos14. Mas recientemente, se ha demostrado 
que la CaM fosforilada por diferentes proteínas-quinasas 
cambia su función con respecto a ciertas proteínas 
blanco13,14, lo cual incrementa mas aún su plasticidad 
como molécula reguladora. Todas estas características 
le permiten a la CaM un espectro de acción muy amplio, 
en los mecanismos de traducción de señales. 
Con respecto a la Ca2+-ATPasa, la CaM incrementa 
tanto su Vmax como su afinidad por el calcio y por el 
ATP4,7,20. La proteólisis parcial de la enzima mediante 
tripsina1,2 o calpaína35 simula el efecto de la CaM, lo cual 
ha permitido elaborar un modelo mediante el cual la CaM 
removería una compuerta auto-inhibitoria de la enzima 
permitiendo así un mayor acceso de los sustratos (Ca2+ y 
ATP) al sitio activo1,2,7,17. 
La actividad de la enzima tambiénpuede ser 
incrementada mediante su auto-agregación, lo cual 
permite sugerir que la enzima podría presentar una 
transición de monómero a dímero23. Los solventes 
orgánicos como el dimetilsulfóxido y los poli-alcoholes 
(etilenglicol, glicerol) también simulan el efecto 
estimulatorio de la CaM3,4, lo cual sugiere que también 
actúan removiendo la mencionada compuerta auto-
inhibitoria7 (Figura 1). 
Ca2+-ATPasa de la membrana plasmática 307 
 
 
Figura 1. Modelo de interacción de la Ca2+-ATPasa de la membrana plasmática con la calmodulina y con solventes orgánicos como el 
DMSO. Ver explicación en el texto (Redibujado de Benaim, G. 1993, con autorización). 
 
 
Regulación de la Ca2+-ATPasa por otros efectores 
La Ca2+-ATPasa de la membrana plasmática también 
puede ser estimulada por fosfolípidos acídicos y ácidos 
grasos poli-insaturados de cadena larga18. De hecho, se 
ha postulado que la proporción de fosfatidilserina 
presente en la cara interna de la membrana plasmática 
es suficiente para estimular al 50% de la actividad de la 
enzima. 
El efecto de los fosfolípidos acídicos es más notable 
sobre la afinidad de la enzima por el Ca2+, la cual se 
incrementa por encima del valor alcanzado cuando es 
estimulada por la CaM18. También puede ser estimulada 
mediante fosforilación por diferentes proteínas quinasas, 
como por la proteína-quinasa A19 y por la proteína-
quinasa C36. 
Respecto a la estimulación por la proteína quinasa C, 
esta ocurre el mismo sitio de unión de la CaM, por lo que 
ambos efectores actúan sobre la bomba de calcio de una 
manera excluyente, por lo que sus efectos sobre la 
enzima no son aditivos. De esta manera, cuando la 
enzima ha sido fosforilada por la proteína quinasa C, no 
puede unir CaM. De acuerdo con esto, cuando la enzima 
tiene enlazada a la CaM, el sitio de fosforilación por la 
quinasa esta protegido por la interacción36. Los iones 
monovalentes, como el Na+ y el K+, también regulan la 
actividad de la Ca2+-ATPasa31,32. 
Estimulación por etanol y por fosfatidiletanol 
A pesar de que el alcohol se ha consumido por todas 
las civilizaciones desde que se conoce la historia del 
hombre, aún se desconoce el mecanismo mediante el 
cual ejerce su efecto farmacológico. Menos se sabe de 
las razones que convierten a un individuo en alcohólico y 
a otros no. Tampoco se sabe mucho acerca de los 
mecanismos de transmisión de señales que en última 
instancia definen el estado de ánimo de los seres 
humanos. Sin embargo, existen evidencias recientes que 
señalan al calcio como responsable de alguno de estos 
fenómenos. Así, se ha reportado en estudios realizados 
por un grupo de psiquiatras en pacientes maníaco-
depresivos, que durante la fase maníaca, la 
concentración de calcio intracelular es menor que 
durante la fase depresiva. Inclusive, el tratamiento con 
litio en individuos bipolares, revierte a los pacientes a 
una distribución normal de las concentraciones de calcio 
intracelular. No es difícil concebir que, como el calcio 
regula la liberación de neurotransmisores, una 
perturbación en los mecanismos homeostáticos 
responsables del mantenimiento de las concentraciones 
básales intracelulares de este catión, podría ser 
responsable de algunas de estas manifestaciones 
clínicas. 
En este particular, hemos obtenido evidencias de que 
el etanol y otros alcoholes alifáticos de cadena corta 
Proteólisis controlada
Dominio autoinhibitorio CaM
Solvente orgánico
Ca
2+
 -A
TP
as
a
Estimulación por
CaM
Estimulación por solventes orgánicos
Proteólisis controlada
Dominio autoinhibitorio CaM
Solvente orgánico
Ca
2+
 -A
TP
as
a
Estimulación por
CaM
Estimulación por solventes orgánicos
308 Benaim 
estimulan la Ca2+-ATPasa de eritrocitos humanos, tanto 
en su forma purificada como sobre la enzima in situ10. El 
transporte de calcio en vesículas invertidas de eritrocitos 
humanos también es estimulado por el etanol de una 
manera dosis-dependiente, lo cual permite inferir que 
etanol podía estimular esta actividad in vivo10. El 
mecanismo de acción de este alcohol es distinto al de 
la CaM, ya que su efecto es aditivo con el modulador 
proteico natural, tanto con respecto a la velocidad 
máxima de la enzima, como sobre su afinidad por el Ca2+ 
y ATP10. El efecto del etanol sobre la Ca2+-ATPasa es 
totalmente revertido al lavar las membranas mediante 
centrifugación en un medio sin alcohol, lo cual sugiere 
que el efecto inducido por el etanol sobre la Ca2+-
ATPasa en condiciones farmacológicas, puede ser 
revertido una vez que el alcohol haya sido eliminado22. 
Por otra parte, siguiendo con este mismo estudio, se 
demostró que el efecto del etanol no se confina a la 
Ca2+-ATPasa de eritrocitos, sino que es capaz de 
estimular también a la enzima homóloga de Leishmania 
mexicana9, lo cual sugiere que este efecto podría ser 
mas general, ya que la Ca2+-ATPasa de la membrana 
plasmática es una enzima, que además de ser ubicua en 
células eucarióticas5,6, está bastante conservada 
evolutivamente11,17. 
Otros resultados de nuestro laboratorio han 
demostrado que el fosfatidiletanol es capaz de estimular 
la actividad de la Ca2+-ATPasa a niveles mayores que 
otros fosfolípidos naturales34, tanto en la enzima 
purificada de eritrocitos humanos como sobre la enzima 
in situ22 (Figura 2). También hemos demostrado que este 
efecto es extrapolable al transporte de Ca2+, en vesículas 
invertidas de eritrocitos humanos34. Este efecto es 
interesante, ya que este fosfolípido se acumula en la 
membrana cuando el etanol esta presente, mediante un 
proceso de transfosfatidilación mediado por la fosfolipasa 
D28, en el cual el alcohol sustituye al agua, formándose 
un fosfatidilalcohol en lugar de ácido fosfatídico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2. Efecto de concentraciones crecientes de fosfatidiletanol sobre la actividad de la Ca2+-ATPasa de fragmentos de membrana. 
La concentración de Ca2+ libre utilizado fue 10 µM. Control ( ); 5% (v/v) etanol ( ). Tomado de Cervino y Benaim, 2002, con 
autorización). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
0 100 200 300 400 500
0
10
20
30
40
Concentración de fosfatidiletanol, (µg/ml)
Ac
tiv
id
ad
 E
sp
ec
ífi
ca
(n
m
ol
es
Pi
/m
g.
m
in
)
0 100 200 300 400 500
0
10
20
30
40
Concentración de fosfatidiletanol, (µg/ml)
Ac
tiv
id
ad
 E
sp
ec
ífi
ca
(n
m
ol
es
Pi
/m
g.
m
in
)
Ca2+-ATPasa de la membrana plasmática 309 
 
La acumulación de fosfatidiletanol se ha reportado que 
ocurre luego de una ingesta alcohólica, presentando una 
tasa de degradación muy lenta28. De hecho, se ha 
postulado que parte del efecto del etanol en humanos 
puede ser atribuido a la acumulación en la membrana de 
fosfatidiletanol28. 
Los hallazgos anteriores nos han permitido postular 
que la combinación del etanol con el fosfatidiletanol 
formado a partir de éste, podría tener un efecto 
sinergístico sobre la activación de la Ca2+-ATPasa y el 
consecuente transporte de calcio. Este efecto se observa 
mas sobre la afinidad de la enzima por el Ca2+ , lo cual 
permite especular que cuando la enzima se encuentra 
estimulada por ambos efectores, podría disminuir la 
concentración basal del catión por debajo a la que se 
alcanza en presencia de por ejemplo, CaM. De esta 
manera, esto podría conllevar a que a la célula le sería 
mas difícil alcanzar un nivel umbral en la [Ca2+]i luego de 
una señal adecuada, respondiendo mas tardíamente, 
con los consecuentes posibles efectos que esto podría 
ocasionar en los mecanismos de transmisión de señales. 
Más recientemente hemos encontrado que el efecto 
del etanol es diferente entre las distintas isoformas de la 
enzima presentes en humanos21. Así, hemos observado 
que el etanol tiene un efecto diferencial sobre cuatro 
isoformas diferentes de la Ca2+-ATPasa de membrana 
plasmática(PMCA1CI, PMCA2CI, PMCA4CI y 
PMCA4CII)21. Estas isoformas son producto de 3 genes 
diferentes y difieren en cuanto a estructura y en algunas 
de sus propiedades20. Asimismo, estas isoformas se 
encuentran expresada de manera diferencial en los 
distintos tejidos33. Las isoformas PMCA1CI y PMCA4CII 
se encuentran expresadas en las membranas de todas 
las células eucariotas estudiadas hasta el momento, la 
isoforma PMCA4CI se encuentra principalmente en 
tejidos musculares tales como corazón y estomago, 
mientras que la isoforma PMCA2CI se encuentra 
expresada principalmente en células nerviosas, cerebro 
y cerebelo20,33. 
Para realizar este estudio, las 4 isoformas fueron 
expresadas mediante un sistema de sobre-expresión a 
través de baculovirus. Para ello, baculovirus 
recombinantes conteniendo el cDNA para cada una de 
las isoformas fueron utilizados para infectar una línea 
celular de insectos (Sf9). Posterior a la expresión, las 
proteínas de interés fueron caracterizadas tanto desde el 
punto de vista bioquímico como funcional21. Las 4 
isoformas resultaron ser estimuladas por el etanol en una 
forma dosis-dependiente, observándose igualmente en 
todas ellas un efecto aditivo del alcohol sobre la 
estimulación obtenida por la CaM. Sin embargo, 
existieron diferencias significativas entre las mismas en 
cuanto a la concentración del alcohol a la cual se 
alcanzó el máximo efecto estimulatorio (Figura 3). 
En este sentido, ha sido muy interesante observar que 
la isoforma mas sensible al etanol es la PMCA2CI21, la 
cual como se mencionó está ubicada fundamentalmente 
en cerebro, cerebelo y tejido nervioso33. La dosis de 
etanol con la cual se alcanza el máximo de estimulación 
en esta isoforma está precisamente en el rango 
farmacológico27, fácilmente adquirible en la sangre luego 
del consumo excesivo de alcohol. 
Estos resultados nos permiten sugerir que el efecto del 
etanol en humanos podría deberse a la estimulación del 
transporte de calcio a nivel de estos tejidos, con la 
consecuente disminución en la concentración 
citoplasmática de este catión. Esto tendría 
consecuencias en la liberación de ciertos 
neurotransmisores, ya que es bien conocido que este 
fenómeno esta regulado por los niveles de calcio en las 
células de estos tejidos. 
Como se mencionó anteriormente, se ha encontrado 
en estudios con pacientes maníaco-depresivos, una 
correlación entre la concentración de calcio 
citoplasmático y el estado anímico. Específicamente, 
durante la crisis maníaca, los pacientes presentaron una 
menor concentración de Ca2+ citoplasmático en los 
eritrocitos, que durante la crisis depresiva. El estado de 
animo durante la crisis maníaca se asemeja al inducido 
por la intoxicación etílica, en cuanto a la manifestación 
de un cuadro eufórico. Aún cuando esta relación es 
hasta el presente especulativa, es perfectamente 
factible, y merece ser investigada con detalle en el 
futuro. 
En otro orden de ideas, recientemente también hemos 
adelantado con respecto a la identificación del sitio de 
interacción de la bomba de calcio con el etanol. 
Durante el estudio del efecto del etanol sobre las 
diferentes isoformas de la Ca2+-ATPasa, pudimos 
observar que dos de las isoformas, las cuales son 
productos de un mismo gen, las isoformas PMCA4CI y 
PMCA4CII, se comportaron de manera diferencial con el 
etanol21. Estas isoformas únicamente difieren en cuanto 
a la secuencia en la porción C-terminal de la proteína. 
Estos hallazgos sugieren que esta región de la enzima 
pudiera ser importante para el mecanismo de acción del 
etanol. Con el objeto de verificar esta posibilidad, 
estudiamos el efecto del etanol sobre dos formas 
truncadas de la enzima originadas a partir de la isoforma 
PMCA4CII. Una de las formas truncadas carece de los 
44 aminoácidos hacia la región C-terminal (PMCA∆44), 
mientras que la otra forma presenta una truncación de 
139 aminoácidos (PMCA4∆139) hacia esta misma 
región. Estas formas truncadas fueron expresadas 
mediante el mismo sistema descrito anteriormente21. 
Cuando se ensayó el efecto del etanol sobre la actividad 
enzimática de la isoforma PMCA4∆44 se observó que el 
etanol estimuló a esta proteína de manera similar al 
efecto observado sobre la isoforma nativa PMCA4CII. 
Por el contrario, cuando se determinó el efecto del 
etanol sobre la forma truncada PMCA4∆139 el etanol no 
tuvo ningún efecto sobre la actividad de la enzima21. 
Estos resultados demuestran que la región relevante en 
la Ca2+-ATPasa para el efecto del etanol está ubicada 
entre estos 95 aminoácidos diferentes entre las dos 
formas truncadas. 
Estos estudios merecen ser continuados con el objeto 
de caracterizar la secuencia de aminoácidos responsable 
del efecto del etanol en esta enzima. 
310 Benaim 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3. Efecto del etanol sobre la actividad hidrolítica de las distintas isoformas expresadas de la Ca2+-ATPasa. La concentración de 
Ca2+ libre fue 10 µM. (A) isoforma PMCA1CI, (B) isoforma PMCA2CI, (C) isoforma PMCA4CI y (D) isoforma PMCA4CII. (○) representa la 
curva de control y (●) en presencia de 5 µg/ml CaM. El 100 % de actividad para la isoforma PMCA1CI corresponde a una actividad 
específica de 1.40 nmolPi/mg.min, para la isoforma PMCA2CI es de 4.36 nmolPi/mg.min, para la PMCA4CI es de 6.19 nmolPi/mg.min y 
para la PMCA4CII es de 7.95 nmolPi/mg.min. (Tomado de Cervino y col. 1998, con autorización). 
 
 
 
Regulación de la Ca2+-ATPasa por otros lípidos naturales 
El efecto del etanol sobre la actividad hidrolítica de 
ATP y sobre el transporte de calcio asociado es mayor 
que el reportado hasta el presente mediante el uso de 
otros efectores naturales o artificiales10,34, lo cual índica 
que la bomba de calcio de la membrana plasmática debe 
ser estimulada fisiológicamente mediante otros 
mecanismos desconocidos hasta el presente. En este 
sentido nos propusimos identificar la posible existencia 
de estos efectores naturales. Entre los candidatos que 
decidimos estudiar, tomando en cuenta sus 
características físico-químicas y su estructura molecular 
(compuestos anfifílicos con grupos "hidroxilo" libres) se 
encuentran los esfingolípidos. Estos compuestos cuya 
función era bastante oscura en el pasado (de ahí su 
nombre), han sido reconocidos recientemente como un 
importante grupo de segundos mensajeros, involucrados 
en procesos celulares tan relevantes como la 
proliferación celular, la diferenciación y la muerte celular 
programada, mejor conocida como apoptosis30. La 
ceramida se forma a partir de la esfingomielina por 
acción de una esfingomielinasa, y a su vez es 
transformada en esfingosina por una ceramidasa. Ambos 
esfingolípidos presentan dos grupos “hidroxilo” libres 
(Figura 4) y a su vez, ambos son susceptibles de ser 
fosforilados a través de quinasas específicas, las cuales 
los transforman en ceramida-1-P y esfingosina-1-P, los 
cuales constituyen a su vez otro grupo de señales con 
funciones diferentes a sus precursores30. A pesar de la 
importancia que han revestido recientemente este nuevo 
grupo de señales, poco se sabe respecto a su 
mecanismo de acción, y menos aún respecto a su 
relación con otros mensajeros, en particular con el Ca2+. 
Utilizando como sistema de estudio a la Ca2+-ATPasa 
purificada de eritrocitos humanos, demostramos que la 
ceramida tiene un notable efecto estimulatorio sobre la 
actividad de esta enzima24. Este efecto es aditivo al 
obtenido en presencia de CaM, y curiosamente también 
al obtenido en presencia de etanol, lo cual indica que 
0 1 2 3 4 5 6
0
100
200
300
400
0 1 2 3 4 5 6
0
100
200
300
400
0 2 4 6 8 10 12
0
100
200
300
400
0 2 4 6 8 10 12
0
100
200
300
400
Et-OH, % (v/v) Et-OH, % (v/v)
Et-OH, % (v/v) Et-OH, % (v/v)
Ac
tiv
id
ad
 C
a2
+ -
AT
Pa
sa
, (
%
)
Ac
tiv
id
ad
 C
a2
+ -
AT
Pa
sa
, (
%
)
Ac
tiv
id
ad
 C
a2+ -A
TP
as
a,
 (%
)
Ac
tiv
id
ad
 C
a2
+ -
AT
Pa
sa
, (
%
)
PMCA1CI PMCA4CII
PMCA4CIPMCA2CI
0 1 2 3 4 5 6
0
100
200
300
400
0 1 2 3 4 5 6
0
100
200
300
400
0 2 4 6 8 10 12
0
100
200
300
400
0 2 4 6 8 10 12
0
100
200
300
400
Et-OH, % (v/v) Et-OH, % (v/v)
Et-OH, % (v/v) Et-OH, % (v/v)
Ac
tiv
id
ad
 C
a2
+ -
AT
Pa
sa
, (
%
)
Ac
tiv
id
ad
 C
a2
+ -
AT
Pa
sa
, (
%
)
Ac
tiv
id
ad
 C
a2
+ -A
TP
as
a,
 (%
)
Ac
tiv
id
ad
 C
a2
+ -
AT
Pa
sa
, (
%
)
PMCA1CI PMCA4CII
PMCA4CIPMCA2CI
Ca2+-ATPasa de la membrana plasmática 311 
actúan a través de mecanismos distintos (Figura 5). El 
efecto observado se manifiesta también en un 
incremento significativo en la afinidad de la enzima por el 
Ca2+. En este estudio también ensayamos el efecto de 
este esfingolípido sobre la expresión funcional de la 
Ca2+-ATPasa, el transporte de Ca2+, encontrando que es 
capaz de estimular la acumulación del catión en 
vesículas invertidas de eritrocitos humanos24, también de 
una manera aditiva a la CaM (Figura 6). La esfingosina, 
a diferencia de la ceramida, tiene un marcado efecto 
inhibitorio sobre la actividad de la Ca2+-ATPasa, tanto en 
presencia como en ausencia de CaM, compatible con el 
frecuente efecto antagónico que estos dos esfingolípidos 
presentan entre si en diferentes sistemas30. Por otra 
parte, ni la ceramida-1-P, ni la esfingosina-1-P mostraron 
tener efecto sobre la actividad de esta enzima24. Estos 
estudios permiten enlazar a la Ca2+ -ATPasa con los 
esfingolípidos en la red de transmisión de señales. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4. Diagrama de la ruta de síntesis y degradación de los esfingolípidos. Las enzimas principales involucradas están señaladas. 
 
 
 
 
 
O
OH
CH2OH
NH
OH
CH2OPO3
-H2
NH
O
OH
CH2OPO3
-H2
+NH3
Ceramida-1-fosfato
Esfingomielina
O
NH
OH
CH2OPO3
-CH2CH2N(CH3)3
+
Ceramida
esfingomielinasa
OH
CH2OH
+NH3
Esfingosina
Esfingosina-1-fosfato
ceramidasa
esfingosina quinasa
ceramida quinasa
O
OH
CH2OH
NH
OH
CH2OH
NH
OH
CH2OPO3
-H2
NH
O
OH
CH2OPO3
-H2
+NH3
Ceramida-1-fosfato
Esfingomielina
O
NH
OH
CH2OPO3
-CH2CH2N(CH3)3
+
Ceramida
esfingomielinasa
OH
CH2OH
+NH3
Esfingosina
Esfingosina-1-fosfato
ceramidasa
esfingosina quinasa
ceramida quinasa
312 Benaim 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5. Efecto de concentraciones crecientes de ceramida sobre la actividad de la Ca2+-ATPasa purificada de eritrocitos humanos. La 
concentración de Ca2+ libre utilizado fue 10 µM. Control (○); Calmodulina (●).5% (v/v) etanol ( ); 5% (v/v) etanol mas calmodulina ( ). 
Modificada con permiso de C. Colina, V. Cervino y G. Benaim, (2002) Biochem. J. 362: 247-251. The Biochemical Society 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6. Transporte de Ca2+ inducido por ceramida en vesículas de eritrocitos humanos. El transporte de Ca2+ se determinó mediante 
Arsenazo III en un espectrofotómetro de doble longitud de onda (675-685 nm) en vesículas invertidas de eritrocitos humanos. El 
transporte de Ca2+ se evidencia como una disminución en la señal debida a la disminución del Ca2+ extravesicular, luego de su captura a 
través de la bomba. La adición del ionóforo de Ca2+ A-23187 conlleva a la liberación del catión, lo cual demuestra que había sido 
acumulado en las vesículas. ( ). Modificada con permiso de C. Colina, V. Cervino y G. Benaim, (2002) Biochem. J. 362: 247-251. The 
Biochemical Society. 
0
2
4
6
0 10 20 30 40 50
Concentración de ceramida, (µM)
(µ
m
ol
es
Pi
/m
g.
m
in
)
0
2
4
6
0 10 20 30 40 50
(µ
m
ol
es
Pi
/m
g.
m
in
)
Ac
tiv
id
ad
 C
a2
+ -
AT
Pa
sa
0
2
4
6
0 10 20 30 40 50
Concentración de ceramida, (µM)
(µ
m
ol
es
Pi
/m
g.
m
in
)
0
2
4
6
0 10 20 30 40 50
(µ
m
ol
es
Pi
/m
g.
m
in
)
Ac
tiv
id
ad
 C
a2
+ -
AT
Pa
sa
CaCl 2
2.5 µM
Ceramide
CaM
100 sec
ATP
A23187
CaCl 2
2.5 µM
Ceramida
CaM
100 seg
ATP
A-23187
CaCl 2
2.5 µM
Ceramide
CaM
100 sec
ATP
A23187
CaCl 2
2.5 µM
Ceramida
CaM
100 seg
ATP
A-23187
Ca2+-ATPasa de la membrana plasmática 313 
 
Como continuación de este estudio, mas 
recientemente hemos obtenido resultados que apoyan 
que el diacilglicerol, otro lípido con un grupo “hidroxilo” 
libre, también es capaz de estimular la Ca2+-ATPasa, 
incluso a niveles superiores a los alcanzados por otros 
efectores naturales, reproduciendo parcialmente el 
efecto del etanol sobre esta enzima37. Como se 
mencionó anteriormente, el diacilglicerol es un 
importante segundo mensajero que se forma mediante la 
activación de receptores por ciertas hormonas y 
neurotransmisores, lo cual conlleva a la hidrólisis del 
precursor fosfatidilinositol 4,5, -bisfosfato15 y a la 
producción simultanea del promotor de la liberación de 
Ca2+ del retículo endoplasmático, el inositol-(1,4,5) tris-
fosfato. Los resultados obtenidos hasta el presente 
indican que el efecto del diacilglicerol sobre la actividad 
de la enzima es aditivo respecto a la estimulación por la 
CaM y por la proteína quinasa C, lo cual constituiría una 
vía alterna de regulación de la Ca2+-ATPasa. 
AGRADECIMIENTOS 
Este trabajo ha sido financiado por el FONACIT 
(Proyecto S1-1999000058 y Proyecto de Grupo G-
2001000637) y por el C.D.C.H-U.C.V. PI-03-33-4798/00. 
 
 
 
REFERENCIAS 
 
 
 
 
1. Benaim, G., Zurini, M. y Carafoli, E. Different 
conformational states of purified Ca2+-ATPase of the 
erythrocyte plasma membrane revealed by controlled 
trypsin proteolysis. J. Biol. Chem. 259: 8471-8477, 1984. 
2. Benaim, G., Clark, A. y Carafoli, E. ATPase activity and 
Ca2+ transport by reconstituted tryptic fragments of calcium 
pump of erythrocyte plasma membranes. Cell Calcium. 7: 
175-186, 1986. 
3. Benaim, G. y de Meis, L. Activation of the purified 
erythrocyte plasma membrane Ca2+-ATPase by organic 
solvents. FEBS Lett. 244: 484-486, 1989. 
4. Benaim, G. y de Meis, L. Similarities between the effects 
of dimethyl sulfoxide and calmodulin on the red cell 
Ca2+-ATPase. Biochim. Biophys. Acta. 1026: 87-92, 1990. 
5. Benaim, G. y Romero, P.J. A calcium pump in plasma 
membrane vesicles from Leishmania braziliensis. 
Biochim. Biophys. Acta. 1027: 79-84, 1990. 
6. Benaim, G., Losada, S., Gadelha, F.R. y Docampo, R. A 
calmodulin- activated (Ca2+-Mg2+)-ATPase is involved in 
calcium transport by plasma membrane vesicles from 
Trypanosoma cruzi. Biochem. J. 280: 715-720, 1991. 
7. Benaim, G. Homeóstasis intracelular del calcio. La 
calmodulina y la Ca2+-ATPasa de la membrana plasmática 
de tripanosomatideos. Acta Cient. Venezol. 44: 57-66, 
1993. 
8. Benaim, G., Lopez-Estraño, C., Docampo, R. y Moreno, 
S.N.J. A calmodulin-stimulated Ca2+ pump in plasma 
membrane vesicles from Trypanosoma brucei. Selective 
inhibition by pentamidine. Biochem. J. 296: 759-763, 
1993. 
9. Benaim, G., Cervino, V., Hermoso, T., Felibertt, P. y 
Laurentin, A. Intracellular calcium homeostasis in 
Leishmania mexicana. Identification and characterization of 
a plasma membrane calmodulin-dependent Ca2+-ATPase. 
Biol. Res. 26: 141-150, 1993. 
10. Benaim, G., Cervino, V., Lopez-Estraño, C. y Weitzman, 
C. Ethanol stimulates the plasma membrane calcium pump 
from human erythrocytes. Biochim. Biophys. Acta. 1195: 
141-148, 1994. 
11. Benaim, G., Moreno, S. N. J., Hutchinson, G., Cervino, 
V., Hermoso, T., Romero, P.J., Ruiz , F., de Souza, W, y 
Docampo, R. Characterization of the plasma membrane 
calcium pump from Trypanosoma cruzi. Biochem. J. 306: 
299-303, 1995. 
12. Benaim, G. Intracelular Calcium Signaling and Regulation 
in Leishmania. En “Molecular and Immune Mechanism in 
the Pathogenesis of Cutaneous Leishmaniasis” (F. Tapia, 
G. Caceres-Dittmar y M. A. Sanchez, Eds.) R.G. Landes 
Co., Biomedical Pub., Austin, Texas, 1996, Cap. 5. pp 89-
106. 
13. Benaim, G., Cervino, V. yVillalobo, A. Comparative 
phosphorylation of calmodulin from trypanosomatids and 
bovine brain by calmodulin-binding protein kinases. Comp. 
Biochem. Physiol. Part C. 120: 57-65,1998. 
14. Benaim, G. y Villalobo, A. Phosphorylation of Calmodulin: 
Functional Implications. (Review) Eur. J. Biochem. 269: 
3619-3631, 2002. 
15. Berridge, M. J. Inositol trisphosphate and diacilglycerol as 
second messengers. Biochem. J. 220: 345-360, 1984. 
16. Carafoli, E., Zurini, M. y Benaim, G. The purified calcium 
pumping ATPase of plasma membranes. Structure and 
function relationships. En "Calcium in Biological Systems" 
(R.P. Rubin, G.B. Weiss and J.W. Putney, Jr. Eds) Plenum, 
1985, pp. 265-273. 
17. Carafoli, E., Zurini, M. y Benaim, G. The Ca2+-ATPase 
from plasma membranes En "Calcium and the Cell". 
(Evered, D., Whelan, J. Eds.) Wiley, Chichester, Ciba 
Foundation Symposium. 122: 58-72, 1986. 
18. Carafoli, E. Intracellular Calcium Homeostasis. Annu. Rev. 
Biochem. 56: 395-433, 1987. 
314 Benaim 
19. Carafoli, E. The Ca2+ pump of the plasma membrane. J. 
Biol. Chem. 267: 2115- 2118, 1992. 
20. Carafoli, E., García-Martin, E. y Guerini, D. The Plasma 
Membrane Calcium Pump: Recent Developments and Future 
Perspectives". Experientia. 52: 1091-1100, 1996. 
21. Cervino, V., Benaim, G., Carafoli, E. y Guerini, D. The 
effect of etanol on the plasma membrane calcium pump is 
isoform specific. J. Biol. Chem. 273: 29811-29815, 1998. 
22. Cervino, V. y Benaim, G. Efecto del etanol y del 
fosfatidiletanol sobre la Ca2+-ATPasa de la membrana 
plasmática "in situ". Arch. Venezol. Farmacol. Terap. 21: 
83-90, 2002. 
23. Coelho-Sampaio, T., Ferreira, S.T., Benaim, G. y Vieyra, 
A. Dissociation of purified erythrocyte Ca2+-ATPase by 
hydrostatic pressure. J. Biol. Chem. 266: 22266-22272, 
1991. 
24. Colina, C., Cervino, V. y Benaim, G. Ceramide and 
sphingosine have an antagonistic effect on the plasma 
membrane Ca2+-ATPase from human erythrocytes. 
Biochem. J. 362: 247-251, 2002. 
25. DiPolo, R. y Beaugé, L. The Calcium Pump and Sodium-
Calcium Exchange in Squid Axons". Annu. Rev. Physiol. 45: 
313-324, 1983. 
26. Docampo, R., Gadelha, F.R., Moreno, S.N.J., Benaim, 
G., Hoffmann, M.E. y Vercesi, A.E. Disruption of Ca2+ 
homeostasis in Trypanosoma cruzi by crystal violet. J. Euk. 
Microbiol. 40: 311-316, (1993). 
27. Gandhi, C. R. y Ross, D. H. Influence of Ethanol on 
Calcium, Inositol Phospholipids and Intracellular Signalling 
Mechanisms. Experientia. 45: 407-413, 1989. 
28. Hoek J.B., Thomas, A.P., Rooney, T.A., Higashi, K. y 
Rubin, E. Ethanol and Signal Transduction in the Liver. 
FASEB J. 6: 2386-2396, 1992. 
29. Kathryn J., Mitchell, K.J., Tsuboi, T. y Rutter G.A. Role 
for Plasma Membrane-Related Ca2+-ATPase-1 (ATP2C1) 
in Pancreatic ß-Cell Ca2+ Homeostasis Revealed by RNA 
Silencing. Diabetes 53: 393-400, 2004 
30. Pyne, S. y Pyne, N.J. Sphingosine 1-phosphate signalling 
in mammalian cells. Biochem. J. 349: 385-402, 2000. 
31. Romero, P. y Romero, E. The affinity of the calcium pump 
of human red cells by Na+ and K+. Biochem. Biophys. Acta. 
691: 359-61, 1982. 
32. Romero, P. y Romero, E. The modulation of the calcium 
pump of human red cell by Na+ and K+. Biochim. Biophys. 
Acta. 778: 245-52, 1984. 
33. Stauffer, T.P., Guerini, D. y Carafoli, E. Tissue Distribution 
of the Four Gene Products of the Plasma Membrane Ca2+ 
Pump". J. Biol. Chem. 270: 12184-12190, 1995. 
34. Suju, M., Dávila, M., Poléo, G., Docampo, R. y Benaim 
G. Phosphatidylethanol stimulates the plasma membrane 
calcium pump from human erythrocytes. Biochem. J. 317: 
933-938, 1996. 
35. Wang, K., Villalobo, A. & Roufougalis, B. D. Activation of 
the Ca2+-ATPasa of human erythrocyte membrane by an 
endogenus Ca2+-dependent neutral protease. Arch. 
Biochem. Biophys. 260: 696-704, 1988. 
36. Wang, K., Wrigth, L., Machan, C., Allen, B., Conigrave, 
A. & Roufogalis, B. Protein Kinase C phosphorylates the 
carboxyl terminus of the plasma membrane Ca2+-ATPase 
from human erythrocytes. J. Biol. Chem. 266: 9078-9085, 
1991. 
37. Winkler, M., Colina C., La Riva, G., Perez, M.C., Cervino, 
V. y Benaim, G. Segundos mensajeros lipídicos como 
moduladores de la Ca2+-ATPasa de membrana de 
eritrocitos Mem. Inst. Biol. Exp. 3: 5-8, 2001. 
 
View publication statsView publication statsView publication stats
https://www.researchgate.net/publication/288092004
https://www.researchgate.net/publication/288092004
	Indice - V.55 - Nº 3