SERCA2

SERCA2 ist eine Ca²⁺-ATPase, die Kalzium-Ionen (Ca²⁺) unter Energieverbrauch (ATP) aus dem Zytoplasma ins Sarkoplasmatische/Endoplasmatische Retikulum pumpt. Das Enzym wird von dem ATP2A2-Gen kodiert, das auf Chromosom 12q24.11lokalisiert ist. SERCA2 hat zwei Hauptisoformen:

• SERCA2a: vor allem im Herzmuskel (Kardiomyozyten) und in langsamen Skelettmuskelfasern – wichtig für die Relaxation nach der Kontraktion.
• SERCA2b: ubiquitär exprimiert, konstitutiv aktiv – höhere Affinität für Ca²⁺, aber geringere Transportgeschwindigkeit.

Kalzium-pumpende ATPasen haben die Aufgabe, eine niedrige zytoplasmatische Konzentration von Ca2+-Ionen aufrechtzuerhalten. Sie sind Transporter mit hoher Affinität und niedriger Kapazität. Weiterhin ist das Enzym an folgenden biologische Prozessen beteiligt:

• Autophagie als Reaktion auf Hungersnöte
• Steuert nach Interaktion mit VMP1 und Aktivierung die ER-Isolationsmembrankontakte für die Autophagosomenbildung
• Moduliert auch ER-Kontakte mit Lipidtröpfchen, Mitochondrien und Endosomen
• SERCA2 ist  beteiligt an der Regulierung des Kontraktions-/Entspannungszyklus der Muskelzelle
• Wirkt als Regulator von TNFSF11-vermittelten Ca(2+)-Signalwegen über seine Interaktion mit TMEM64, das für die TNFSF11-induzierte CREB1-Aktivierung und mitochondriale ROS-Bildung, die für eine ordnungsgemäße Osteoklastenbildung erforderlich ist.

Die Aktivität der AtPase wird moduliert durch Phospholamban (PLN) im Herzmuskel. Nicht-phosphoryliertes PLN hemmt SERCA2a. Phosphoryliertes PLN (z. B. durch β-Adrenalin-Stimulation) hebt die Hemmung auf. Die Aktivität ist auch durch posttranslationale Modifikationen (z. B. Oxidation, Phosphorylierung) regulierbar.

Herzinsuffizienz: reduzierte SERCA2a-Aktivität führt zu gestörter Ca²⁺-Rückführung und Kontraktionsschwäche.

Dyskeratosis follicularis: Mutationen im ATP2A2-Gen führen zu einer Störung der Zelladhäsion

1. Korosec B et al. (2006) Alterations in the ATP2A2 gene in correlation with colon and lung cancer. Cancer Genet Cytogenet 171:105-111
2. Ren YQ et al. (2006) Five mutations of ATP2A2 gene in Chinese patients with Darier's disease and a literature review of 86 cases reported in China. Arch Dermatol Res 298:58-63.
3. Zhao YG et al. (2018) The ER-localized autophagy protein EPG-3/VMP1 regulates ER contacts with other organelles by modulating ATP2A/SERCA activity. Autophagy 14:362-363.