In planten speelt calciumsignalering een cruciale rol bij het reguleren van verschillende fysiologische processen, waaronder groei en ontwikkeling. Calmoduline (CaM) is een calciumbindend eiwit dat fungeert als een centrale hub, calciumsignalen decodeert en deze vertaalt in specifieke cellulaire reacties. CaM interageert met een breed scala aan doeleiwitten, waaronder een groep die bekend staat als calmoduline-bindende eiwitten (CBP's). Eén zo'n CBP is een proteïnekinase genaamd CBL-interacterend proteïnekinase 23 (CIPK23).

CIPK23 is een serine/threonine-eiwitkinase dat betrokken is bij het reguleren van de plantengroei en -ontwikkeling. Het is vooral belangrijk bij het beheersen van de celdeling en verlenging, die essentieel zijn voor de plantengroei. De activiteit van CIPK23 wordt strak gereguleerd door calciumniveaus en de interactie ervan met CaM.

Wanneer de calciumspiegels in plantencellen stijgen, bindt CaM aan CIPK23, waardoor een conformationele verandering ontstaat die de kinase activeert. Geactiveerd CIPK23 fosforyleert vervolgens verschillende stroomafwaartse doeleiwitten, waardoor een signaalcascade wordt geïnitieerd die uiteindelijk leidt tot veranderingen in genexpressie en fysiologische reacties.

Een van de belangrijkste doelwitten van CIPK23 is een plantenhormoon genaamd brassinosteroïde (BR). BR's zijn essentieel voor de groei en ontwikkeling van planten en spelen een cruciale rol bij het reguleren van celverlenging. CIPK23 fosforyleert een specifiek eiwit genaamd BRI1-geassocieerde kinase 1 (BAK1), dat een onderdeel is van de BR-signaalroute.

Door BAK1 te fosforyleren, verbetert CIPK23 de BR-signalering, wat leidt tot verhoogde celverlenging en plantengroei. Dit laat zien hoe CIPK23 fungeert als een moleculaire brug tussen calciumsignalering en de werking van plantenhormonen, waardoor planten deze signalen kunnen integreren om de groei en ontwikkeling te reguleren.

Bovendien is gevonden dat CIPK23 interageert met andere calciumafhankelijke eiwitten en signaalcomponenten, wat suggereert dat het betrokken is bij aanvullende cellulaire processen die verder gaan dan BR-signalering. Het begrijpen van de ingewikkelde mechanismen van CIPK23-regulatie en de interacties ervan met CaM en andere eiwitten biedt waardevolle inzichten in hoe planten calciumsignalen waarnemen en erop reageren om de groei en ontwikkeling te beheersen.