钙泵（calcium pump）在每个方向仅长几个纳米，并且存在于细胞膜中。不过，尽管它的尺寸很小，但它对生命是必不可少的。钙泵是我们的肌肉能够收缩和神经元能够发送信号的原因。如果这种微小的钙泵停止工作，那么细胞之间就会停止通信。这就是为什么细胞要消耗如此多的能量---身体中大约四分之一的被称作ATP的燃料---来维持这些钙泵运转。
关于这种至关重要的钙泵的结构和功能，我们仍然知之甚少。对这种钙泵的了解是理解体内的能量平衡和其他的重要功能所必不可少的。
在一项新的研究中，来自丹麦、美国和英国的研究人员首次展示了钙泵在单分子水平上如何发挥功能，以及它如何确保离子单方向泵送。相关研究结果发表在2017年11月16日的Nature期刊上，论文标题为“Dynamics of P-type ATPase transport revealed by single-molecule FRET”。论文通信作者为来自丹麦奥胡斯大学的Poul Nissen和美国康奈尔大学的Scott C. Blanchard。
分子基础
这项新研究的一项至关重要的见解涉及离子运输的单向性。在此之前，人们认为钙泵的单向运输是在切割富含能量的ATP分子中产生的。这种假设是当ATP被切割时，钙泵不能够往回走和重新形成ATP。结果证实这种假设是不正确的。
论文第一作者Fellow Mateusz Dyla博士说，“在泵送周期（pumping cycle）中，我们鉴定出一种新的封闭状态，而且仅当钙离子来自胞内液体时，这种钙泵才能够进入这种泵送周期，并切割ATP。如果钙离子来自细胞所在的环境，那么这种钙泵不能够进入这种封闭状态。当钙离子从这种状态中释放出来时，它就处于只能进不能退的地步。正是这种机制解释了这种钙泵作为泵发挥作用，而不仅仅是一种被动运输的离子通道。这一独特的见解是基于高度先进的实验。这些实验能够让我们首次观察到这种钙泵执行它的功能。”
这种钙泵需要能量，而能量是从它切割ATP分子中获得的。释放出来的能量转化为这种钙泵的运转。这就解释了细胞内部和外部之间存在着非常大的浓度梯度。这种浓度差异能够超过1万倍，而且这一巨大的浓度差异对细胞间通信（如神经信号转导）是至关重要的。
芒果小丸子哟
