Transmembran reseptorları. Transmembran zülalları Transmembran zülallarının son məhsulu

: xüsusiyyətləri və struktur prinsipləri

1. Membran zülallarının quruluşu

Membranlarda lipidlərin əsas rolu ikiqat strukturunu sabitləşdirməkdir, zülallar isə biomembranların aktiv komponentləridir. Biz membran zülallarının struktur xüsusiyyətlərini aydınlaşdırmaqda faydalı olduğunu sübut edən bəzi prinsipləri müzakirə edəcəyik. Bu prinsipləri göstərmək üçün nümunələr verəcəyik.

Membranologiyanın inkişafının başlanğıcında belə hesab edilirdi ki, membran zülalları strukturlarına görə kifayət qədər homojendir və ikiqatlı səthdə 3 qat şəklində düzülür. İndi biz daha çox inanmağa meylliyik ki, heç olmasa transmembran zülalları üçün onların membrana batırılmış hissələri α-sarmalları ehtiva edir. Əlbəttə, mən bu məsələ ilə bağlı birmənalı nəticələr çıxarmaq istərdim, lakin onlar faktiki məlumatlara əsaslanmalıdır. Həll olunan zülalların böyük struktur müxtəlifliyi qarşısında belə bir nəticəyə gəlmək olar ki, inteqral membran zülalları bizim təsəvvür etdiyimizdən çox daha mürəkkəb ola bilər. Həll olunan zülalların struktur tipinə görə təsnifatı yalnız 100-dən çox müxtəlif zülalın strukturları yüksək ayırdetmədə müəyyən edildikdən sonra həyata keçirildi. Transmembran zülallarına gəldikdə, bu, yalnız bir halda edildi - bakteriyaların fotosintetik reaksiya mərkəzinin zülalı üçün. Bakteriorhodopsinin strukturuna dair aşağı rezolyusiyaya malik elektron mikroskopiya məlumatları ilə birlikdə bu, əksər digər transmembran zülallar üçün modellərin əsaslana biləcəyi yeganə mənbədir.

Digər mühüm məqam zülalların membrana bağlanma üsullarıdır. Onlar Şəkildə sxematik şəkildə göstərilmişdir. 3.1.

1. İki qatda batırılmış zülallarla bağlanma. Nümunələrə membrana daxil edilmiş Fo hissəsinə bağlanan H + -ATPase-nin Fi hissəsi; Bəzi sitoskeletal zülalları da qeyd etmək olar.

2. İkiqatlı səthə bağlama. Bu qarşılıqlı təsir əsasən elektrostatik və ya hidrofobik xarakter daşıyır. Bəzi membran zülallarının səthində ikincili və ya üçüncü dərəcəli quruluşun xüsusiyyətlərinə görə əmələ gələn hidrofobik domenlər var. Bu səth qarşılıqlı təsirləri, transmembran ankraj kimi digər qarşılıqlı təsirlərə əlavə olaraq istifadə edilə bilər.

3.Hidrofob “lövbər” istifadə edərək bağlama; bu struktur adətən qeyri-qütblü amin turşusu qalıqlarının ardıcıllığı kimi aşkar edilir. Bəzi membran zülalları lövbər kimi kovalent bağlı yağ turşularından və ya fosfolipidlərdən istifadə edir.

4. Transmembran zülalları. Bəziləri membranı yalnız bir dəfə, digərləri bir neçə dəfə keçir.

Xarici və daxili membran zülalları arasındakı fərqlər onların ikiqatlıya bağlanma üsulunu unikal şəkildə müəyyən etmir; bu fərqlər yalnız onların bağlanmasının nisbi gücünü müəyyən edir.

2. Membran zülallarının təmizlənməsi

İnteqral membran zülallarını təmizləmək və biokimyəvi cəhətdən aktiv formada əldə etmək üçün zülalları həll etmək və məhlulda saxlamaq üçün yuyucu vasitələr tələb olunur. Müvafiq yuyucu vasitələrə olan tələblər və istifadəsi zülalların təmizlənməsində adətən rast gəlinənlərdən əlavə əlavə problemlər yaradır. İnteqral membran zülallarının təcrid olunması üçün bir çox xüsusi üsullar işlənib hazırlanmışdır, lakin əksər təmizləmə sxemləri həll olunan zülallar üçün istifadə olunan eyni xromatoqrafik və hidrodinamik üsullara əsaslanır. Bu, DEAE-selüloz, Sefaroza və ya hidroksil-patit üzərində xromatoqrafiya, gel filtrasiyası, saxaroza sıxlığı qradiyentində sentrifuqasiya və s. Yuyucu vasitənin düzgün seçilməsi çox vacibdir, çünki lipidlərin yerini tutan biomembrananı məhv edən yuyucu vasitədir. müəyyən bir proteini əhatə edir və məhluldakı zülalın dayanıqlığını təyin edir. İcmalda yuyucu vasitələrin təsir mexanizmləri müzakirə olunur.

2.1. yuyucu vasitələr

Son iki onillikdə inteqral membran zülallarının təmizlənməsi üçün uyğun olan çoxlu sayda yuyucu vasitələr əldə edilmişdir. Prinsipcə, membran zülallarının ikinci və üçüncü strukturlarını pozmayacaq, ancaq protein molekulunun hidrofobik bölgələri ilə təmasda olan membran lipidlərinin çoxunu və ya hamısını əvəz edəcək bir yuyucu vasitə tapmağa çalışmaq lazımdır. Solubilizasiyanın son məqsədi zülalı yuyucu mitselə daxil etməkdir; sonrakı təmizləmə strategiyası belə zülal-yuyucu kompleksləri ayırmaqdır.

Birinci problem tədqiq olunan zülalın həll edilməsi üçün optimal şəraitin seçilməsidir. Protein denaturasiya edən yuyucu vasitələr bu incə iş üçün uyğun deyil. Digər tərəfdən, bir çox yuyucu vasitə membranları effektiv şəkildə məhv etmir və zülal tərkibli qarışıq misellər əmələ gətirir. Belə yuyucu vasitələr ya çox hidrofobik, ya da çox hidrofilik ola bilər ki, membran lipidləri ilə effektiv şəkildə qarışsınlar və onların konsentrasiyası kifayət qədər yüksək olarsa, iki qatı qlobulyar qarışıq misellərə çevirə bilsin. Əvvəlcə ümid edilirdi ki, tələb olunan yuyucu vasitənin seçimi hidrofilik-lipofilik balans adlanan vahid parametrdən istifadə etməklə sistemləşdirilə bilər. 1-dən 20-ə qədər dəyişən bu parametr səthi aktiv maddələrin hazırlanmasında nisbi hidrofobikliyin ölçüsü kimi istifadə olunur. Həqiqətən, bəzi korrelyasiyalar əldə edilmişdir ki, bundan belə nəticə çıxır ki, yuyucu vasitənin HLB dəyəri onun bioloji sistemlərdə davranışını proqnozlaşdırmaq üçün istifadə edilə bilər. Ümumiyyətlə, HLB dəyəri 12,5 ilə 14,5 arasında olan yuyucu vasitələr inteqral membran zülalları üçün ən təsirli həlledicilər hesab edilə bilər. Bununla belə, sonradan aydın oldu ki, müəyyən bir membran zülalı üçün optimal yuyucu vasitələrin axtarışı bir çox amillərin nəzərə alınmasını tələb edir və həmişə empirik sınaqlarla müşayiət olunmalıdır. Aşağıdakılar nəzərə alınmalıdır.

1.Tədqiq olunan zülalın maksimum həll edilməsi. Kriteriya membran çöküntüləri zamanı sentrifuqa sonra supernatant üçün zülal transfer edir.

2.Zülalın istənilən formada həll edilməsi. Adətən biz onun fermentativ fəaliyyətini qorumaqdan danışırıq, lakin bəzən müəyyən spektral xüsusiyyətlər və ya xüsusi zülal assosiativlərinin olması istifadə olunur. Bundan əlavə, həll olunduqdan sonra zülalın sabitliyi ilkin şərtdir. Bəzi hallarda biokimyəvi aktivliyi saxlamaq üçün deterjanla birlikdə ekzogen fosfolipidlər əlavə edilir. Məsələn, E. coli laktoza permeaz və natrium kanalı zülalının istehsalıdır. Solübilizasiyadan sonra proteini sabitləşdirmək üçün bəzən qliserin və ya başqa bir poliol əlavə edilir. Proteaz inhibitorlarından da istifadə etmək və onların proteolitik deqradasiyası ehtimalını minimuma endirən şəraitdə həllolma həyata keçirmək məntiqlidir.

3. Bu texnikada yuyucu vasitədən istifadə etmək imkanı. Əvvəlcə yuyucu vasitənin yükünü, müəyyən bir pH dəyərindəki davranışı, CMC-ni və yuyucu misellərin ölçüsünü nəzərə almaq lazımdır. Sonuncu xüsusiyyətlər xüsusilə vacibdir. Böyük misellər əmələ gətirən aşağı CMC yuyucu vasitələr dializ və ya ultrafiltrasiya ilə çıxarılmır, çünki yuyucu monomerlərin konsentrasiyası çox aşağıdır. Praktik mənada bu o deməkdir ki, zülal ultrafiltrasiya ilə konsentrasiya olunarsa, aşağı CMC yuyucu vasitənin konsentrasiyası da artacaq ki, bu da zülalın denaturasiyasına səbəb ola bilər. Bu səbəbdən bir çox tədqiqatçılar oktil qlükozid, öd duzları və ya daha müasir zwitterion yuyucu vasitələr kimi yüksək CMC-li yuyucu vasitələrdən istifadə etməyi üstün tuturlar. Polistirol qatranları, məsələn, Biobidz SM-2, çox qiymətlidir. Onlar Triton X-100 kimi yuyucu vasitələrə selektiv şəkildə bağlanır, onları məhluldan çıxarır və ümumiyyətlə dializsiz işləməyi mümkün edir. Nəzərə alınacaq başqa bir amil yuyucu vasitənin işığın udulmasıdır. Triton X-100 kimi bəzi yuyucu vasitələr UV-yə yaxın bölgədə udulur, bu da 280 nm-də absorbsiyanı ölçməklə zülal konsentrasiyasını təyin etməyi qeyri-mümkün edir.

Bütün bu amilləri nəzərə alaraq, bir çox hallarda inteqral membran zülallarını təcrid edərkən nə üçün müxtəlif yuyucu vasitələrdən istifadə etmək lazım olduğu aydın olur. Məsələn, Triton X-100 həll etmək üçün istifadə edilə bilər, lakin DEAE-selülozla ayrılması oktil qlükozidin iştirakı ilə ən yaxşı şəkildə aparılır. Yuyucu vasitələr xromatoqrafiya mərhələsində, sıxlıq qradiyenti ilə sentrifuqasiya zamanı və bəzi hallarda dializ vasitəsilə dəyişdirilə bilər. Nəzərə almaq lazımdır ki, müəyyən bir zülalın həll edilməsi üçün yararsız olan bir yuyucu vasitə, deterjan dəyişdirildikdən sonra məhlulda zülalın saxlanmasında çox təsirli ola bilər. Təmizləmə demək olar ki, həmişə məhlulda artıq yuyucu vasitə ilə aparılmalıdır, əks halda tarazlıq zülal-yuyucu komplekslərin əmələ gəlməsinə deyil, membran zülallarının birləşməsinə doğru dəyişəcəkdir. Bəzi hallarda belə birləşmə hətta arzuolunan ola bilər və son təmizləmə mərhələsi yuyucu vasitənin çıxarılması ola bilər. Ancaq bir qayda olaraq, yuyucu vasitənin olmaması ilə geri dönməz yağıntı və protein itkisi baş verir.

Yuyucu vasitənin konsentrasiyasını müəyyən səviyyədə saxlamaq ehtiyacı zülalların təmizlənməsində adətən rast gəlinən çətinliklərdən əlavə əlavə çətinliklər yaradır; Onların bəziləri haqqında artıq danışdıq. Ammonium sulfatın yüksək konsentrasiyalarında standart duzlama metodundan istifadə edərkən də problemlər yaranır: bir çox hallarda zülal yuyucu vasitə və lipidlə birlikdə çökür. Duzlu məhlul yüksək sıxlığa malik olduğundan və məhluldakı yuyucu vasitə nisbətən az olduğundan, sentrifuqa zamanı çöküntü səthdə qalacaq. Zülal-yuyucu komplekslərin çox vaxt əhəmiyyətli miqdarda bağlanmış fosfolipidlə təmizlənməyə məruz qaldığını xatırlamaq vacibdir. Bu, xromatoqrafiya zamanı ayrılmanın keyfiyyətinə, həmçinin həll olunan son zülalların xarakteristikasının nəticələrinə təsir göstərir; polipeptid alt bölmələrinin sayını və molekulyar çəkisini, onların stexiometriyasını, ölçüsünü və bəlkə də formasını müəyyən etmək lazımdır. molekul, eləcə də lazım olduqda biokimyəvi fəaliyyət.

Membranlardakı lipidlər ilk növbədə onların struktur xüsusiyyətlərinə cavabdehdirlər - onlar membranın aktiv komponentlərinin - zülalların yerləşdiyi ikiqatlı və ya matris yaradırlar. Məhz zülallar müxtəlif membranlara özünəməxsusluq verir və spesifik xüsusiyyətlər verir. Çoxsaylı membran zülalları aşağıdakı əsas funksiyaları yerinə yetirir: maddələrin membranlar arasında ötürülməsini (nəqliyyat funksiyaları) təyin edir, kataliz aparır, foto və oksidləşdirici fosforlaşma proseslərini, DNT-nin təkrarlanması, zülalların tərcüməsi və modifikasiyası, siqnalın qəbulu və ötürülməsini təmin edir. sinir impulsları və s.

Membran zülallarını 2 qrupa bölmək adətdir: inteqral(daxili) və periferik(xarici). Belə ayrılmanın meyarı zülalın membrana bağlanma gücü dərəcəsi və müvafiq olaraq zülalın membrandan çıxarılması üçün lazım olan emalın şiddət dərəcəsidir. Beləliklə, periferik zülallar, membranlar ikivalent kationları bağlayan etilendiamintetraasetat (EDTA) kimi xelatlaşdırıcı maddələrin iştirakı ilə aşağı ion gücü, aşağı pH dəyərləri olan tampon qarışıqları ilə yuyulduqda belə məhlulda buraxıla bilər. Periferik zülallar belə yumşaq şəraitdə membranlardan sərbəst buraxılır, çünki onlar lipid başları ilə və ya zəif elektrostatik qarşılıqlı təsirlərdən istifadə edən digər membran zülalları ilə və ya lipid quyruqları ilə hidrofobik qarşılıqlı təsirlərlə əlaqələndirilir. Əksinə, inteqral zülallar amfifilik molekullardır, səthində böyük hidrofobik bölgələrə malikdirlər və membranın içərisində yerləşirlər, buna görə də onların çıxarılması ikiqatlı təbəqənin məhv edilməsini tələb edir. Bu məqsədlər üçün yuyucu vasitələr və ya üzvi həlledicilər ən çox istifadə olunur. Zülalların membrana bağlanması üsulları kifayət qədər müxtəlifdir (şək. 4.8).

Nəqliyyat zülalları. Lipid ikiqatlı suda həll olunan əksər molekullar və ionlar üçün keçirməyən maneədir və onların biomembranlar vasitəsilə daşınması nəqliyyat zülallarının fəaliyyətindən asılıdır. Bu zülalların iki əsas növü var: kanallar(məsamələr) və daşıyıcılar. Kanallar membranı kəsən tunellərdir ki, burada daşınan maddələrin bağlanma yerləri membranın hər iki səthində eyni vaxtda mövcuddur. Kanallar maddələrin daşınması zamanı heç bir konformasiya dəyişikliyinə məruz qalmır, onların konformasiyası yalnız açılıb bağlandıqda dəyişir. Daşıyıcılar, əksinə, maddələrin membrandan keçməsi zamanı öz konformasiyalarını dəyişirlər. Üstəlik, istənilən vaxt daşıyıcıda daşınan maddənin bağlanma yerinə membranın yalnız bir səthində daxil olmaq mümkündür.

Kanallar, öz növbəsində, iki əsas qrupa bölünə bilər: gərginlikdən asılı və kimyəvi cəhətdən tənzimlənən. Potensialdan asılı kanalın nümunəsi Na + kanalıdır, onun işləməsi elektrik sahəsinin gərginliyini dəyişdirməklə tənzimlənir. Başqa sözlə, bu kanallar dəyişikliyə cavab olaraq açılır və bağlanır transmembran potensialı. Kimyəvi cəhətdən tənzimlənən kanallar

xüsusi kimyəvi maddələrin bağlanmasına cavab olaraq açıq və bağlanır. Məsələn, nikotinik asetilkolin reseptoru, neyrotransmitter ona bağlandıqda, açıq konformasiyaya keçir və monovalent kationların keçməsinə imkan verir (bu fəslin 4.7-ci yarımbəndi). “Məsamə” və “kanal” terminləri adətən bir-birini əvəz edir, lakin məsamələr daha çox maddələri əsasən ölçülərinə görə fərqləndirən və bütün kifayət qədər kiçik molekulların keçməsinə imkan verən qeyri-selektiv strukturlar kimi başa düşülür. Kanallar çox vaxt ion kanalları kimi başa düşülür. Açıq kanal vasitəsilə daşınma sürəti saniyədə 10 6 - 10 8 iona çatır.

Daşıyıcıları da 2 qrupa bölmək olar: passiv və aktiv. Passiv daşıyıcıların köməyi ilə bir növ maddə membrandan keçir. Passiv daşıyıcılar iştirak edir asanlaşdırılmış diffuziya və yalnız elektrokimyəvi gradient boyunca maddələrin axını artır (məsələn, eritrosit membranları arasında qlükozanın ötürülməsi). Aktiv daşıyıcılar enerjidən istifadə edərək maddələri membran vasitəsilə nəql edirlər. Bu daşıyıcı zülallar maddələri membranın bir tərəfində toplayır, onları elektrokimyəvi qradientə qarşı nəql edir. Daşıyıcılardan istifadə edərək daşıma sürəti onların növündən çox asılıdır və 30 ilə 10 5 s -1 arasında dəyişir. “Permease” və “translocase” terminləri çox vaxt fərdi daşıyıcıları təyin etmək üçün istifadə olunur ki, bu da “nəqliyyatçı” termini ilə sinonim sayıla bilər.

Membran zülallarının ferment funksiyaları. Hüceyrə membranlarında çoxlu sayda müxtəlif fermentlər fəaliyyət göstərir. Onların bəziləri membranda lokallaşdırılaraq orada hidrofobik birləşmələrin çevrilməsi üçün uyğun mühit tapır, digərləri membranların iştirakı sayəsində onlarda ciddi qaydada yerləşərək həyati proseslərin ardıcıl mərhələlərini kataliz edir, digərləri isə yardım tələb edir. onların konformasiyasını sabitləşdirmək və fəaliyyətini saxlamaq üçün lipidlərin. Fermentlər biomembranlarda tapıldı - bütün məlum siniflərin nümayəndələri. Onlar membrana nüfuz edə bilər, orada həll olunmuş formada ola bilər və ya periferik zülallar olaraq istənilən siqnala cavab olaraq membran səthlərinə bağlana bilər. Membran fermentlərinin aşağıdakı xarakterik növlərini ayırd etmək olar:

1) membranın əks tərəflərində birləşmiş reaksiyaları kataliz edən transmembran fermentləri. Bu fermentlər adətən membranın əks tərəflərində yerləşən bir neçə aktiv mərkəzə malikdirlər. Belə fermentlərin tipik nümayəndələri tənəffüs zəncirinin komponentləri və ya elektronların daşınması və membranda ion qradiyentlərinin yaradılması ilə bağlı redoks proseslərini kataliz edən fotosintetik redoks mərkəzləridir;

2) maddələrin daşınmasında iştirak edən transmembran fermentlər. Məsələn, ATP hidrolizi ilə maddə transferini birləşdirən nəqliyyat zülalları katalitik funksiyaya malikdir;

3) membrana bağlı substratların çevrilməsini kataliz edən fermentlər. Bu fermentlər membran komponentlərinin mübadiləsində iştirak edir: fosfolipidlər, qlikolipidlər, steroidlər və s.

4) suda həll olunan substratların çevrilməsində iştirak edən fermentlər. Membranların köməyi ilə, əksər hallarda birləşmiş vəziyyətdə, fermentlər membranın substratlarının tərkibinin ən çox olduğu bölgələrdə cəmləşə bilər. Məsələn, zülalları və nişastanı hidroliz edən fermentlər bağırsaq mikrovillilərinin membranlarına yapışdırılır ki, bu da bu substratların parçalanma sürətini artırmağa kömək edir.

Sitoskeletal zülallar . Sitoskeleton müxtəlif növ protein liflərinin mürəkkəb şəbəkəsidir və yalnız eukaryotik hüceyrələrdə mövcuddur. Sitoskeleton plazma membranına mexaniki dəstək verir və hüceyrənin formasını, həmçinin orqanoidlərin yerini və mitoz zamanı onların hərəkətini təyin edə bilir. Sitoskeletonun iştirakı ilə hüceyrə üçün endo- və ekzositoz, faqositoz və amoeboid hərəkət kimi mühüm proseslər də həyata keçirilir. Beləliklə, sitoskeleton hüceyrənin dinamik çərçivəsidir və onun mexanikasını müəyyən edir.

Sitoskeleton üç növ lifdən əmələ gəlir:

1) mikrofilamentlər(diametri ~6 nm). Onlar sap kimi orqanellərdir - qlobular protein aktinin polimerləri və onunla əlaqəli digər zülallar;

2) ara filamentlər (diametri 8-10 nm). Keratinlər və əlaqəli zülallar tərəfindən əmələ gəlir;

3) mikrotubullar(diametri ~ 23 nm) - uzun boru strukturları.

Onlar tubulin adlanan qlobulyar zülaldan ibarətdir, onun alt bölmələri içi boş silindr təşkil edir. Mikrotubulların uzunluğu hüceyrələrin sitoplazmasında bir neçə mikrometrə, sinirlərin aksonlarında isə bir neçə millimetrə çata bilər.

Sadalanan sitoskeletal strukturlar hüceyrəyə müxtəlif istiqamətlərdə nüfuz edir və membranla sıx bağlıdır, bəzi nöqtələrdə ona yapışır. Membranın bu bölmələri hüceyrələrarası təmaslarda mühüm rol oynayır, onların köməyi ilə hüceyrələr substrata yapışa bilər. Onlar həmçinin membranlarda lipidlərin və zülalların transmembran paylanmasında mühüm rol oynayırlar.

Membran lipidlərinin qütb başları ilə əlaqəli zülallar

İnteqral membran zülalları ilə komplekslər əmələ gətirən zülallar

Səth zülalları

Səth zülalları tez-tez membrana bağlanır, ayrılmaz zülallarla və ya lipid təbəqəsinin səthi bölgələri ilə qarşılıqlı əlaqədə olur.

Nişasta və zülalların hidrolizində iştirak edən bir sıra həzm fermentləri bağırsaq mikrovillisinin ayrılmaz membran zülallarına birləşir.

Belə komplekslərə misal olaraq saxaroza-izomaltaza və maltaza-qlikoamilazanı göstərmək olar. Bəlkə də bu həzm fermentlərinin membranla əlaqəsi substratların yüksək sürətlə hidrolizinə və hidroliz məhsullarının hüceyrə tərəfindən sorulmasına imkan verir.

Zülal molekulunun qütb və ya yüklü domenləri lipidlərin qütb başları ilə qarşılıqlı əlaqədə ola bilər, ion və hidrogen bağları əmələ gətirir. Bundan əlavə, sitozolda həll olunan bir çox zülal müəyyən şərtlər altında qısa müddətə membran səthinə bağlana bilər. Bəzən zülalların bağlanması fermentativ fəaliyyətin təzahürü üçün zəruri şərtdir. Belə zülallara, məsələn, protein kinaz C və qan laxtalanma faktorları daxildir.

Membran "lövbər" ilə bərkidilmə

"Lanker" hidrofobik radikallarla amin turşularından qurulmuş qeyri-polar zülal sahəsi ola bilər. Belə bir zülalın nümunəsi ER membranının sitokrom b 5-idir. Bu zülal elektron daşıyıcısı kimi redoks reaksiyalarında iştirak edir.

Membran "lövbəri" rolunu zülala kovalent bağlı olan yağ turşusu qalığı da yerinə yetirə bilər (miristik - C 14 və ya palmitik - C 16). Yağ turşuları ilə əlaqəli zülallar əsasən plazma membranının daxili səthində lokallaşdırılır. Miristik turşu amid bağı yaratmaq üçün N-terminal qlisinə əlavə olunur. Palmitik turşu sisteinlə tioester bağı və ya serin və treonin qalıqları ilə ester bağı əmələ gətirir.

Zülalların kiçik bir qrupu, zülalın C-terminusuna kovalent şəkildə bağlanmış fosfatidilinositol qlikan zülalından istifadə edərək hüceyrənin xarici səthi ilə qarşılıqlı əlaqədə ola bilər. Bu "lövbər" çox vaxt zülal və membran arasında yeganə əlaqədir, buna görə də fosfolipaz C-nin təsiri altında bu zülal membrandan ayrılır.

Transmembran zülalların bəziləri membranı bir dəfə (qlikoforin), digərlərində ardıcıl olaraq ikiqatlı keçən bir neçə bölgə (domen) var.

1-dən 12-yə qədər transmembran domenləri olan inteqral membran zülalları. 1- LDL reseptoru; 2 - GLUT-1 - qlükoza daşıyıcısı; 3 - insulin reseptoru; 4 - adrenoreseptor.

İki qatı əhatə edən transmembran domenləri α-spiral konformasiyaya malikdir. Qütblü amin turşusu qalıqları globulun içərisinə baxır, qeyri-qütblülər isə membran lipidləri ilə təmasda olur. Bu cür zülallar suda həll olunan zülallarla müqayisədə "ters çevrilmiş" adlanır, burada hidrofobik amin turşusu qalıqlarının çoxu içəridə gizlənir, hidrofilik olanlar isə səthdə yerləşir.

Bioloji membranlar Hüceyrənin və hüceyrədənkənar məkanın sərhədində, həmçinin hüceyrənin membran orqanoidlərinin (mitoxondriya, endoplazmatik retikulum, Qolji kompleksi, lizosomlar, peroksizomlar, nüvə, membran vezikülləri) sərhədində yerləşən və sitozol sitozolun fəaliyyəti üçün vacibdir. həm bütövlükdə hüceyrənin, həm də onun orqanoidlərinin fəaliyyəti. Hüceyrə membranları prinsipcə oxşar molekulyar quruluşa malikdir. Bu fəsildə bioloji membranlar ilk növbədə hüceyrəni hüceyrədənkənar mühitdən ayıran plazma membranı (plazmolemma) nümunəsindən istifadə etməklə müzakirə edilir.

Hər hansı bioloji membran(şək. 2-1) ibarətdir fosfolipidlər(~50%) və zülallar (40%-ə qədər). Daha az miqdarda, membranda digər lipidlər, xolesterol və karbohidratlar var.

düyü. 2–1. ikiqat təbəqədən ibarətdir fosfolipidlər, hidrofilik hissələri (başları) membranın səthinə, hidrofobik hissələri isə (ikiqatlı şəklində membranı sabitləşdirən quyruqlar) membrana daxil olur. I - ayrılmaz zülallar membrana batırılır. T - transmembran zülalları membranın bütün qalınlığına nüfuz edir. P - periferik zülallar membranın xarici və ya daxili səthində yerləşir.

Fosfolipidlər. Fosfolipid molekulu qütb (hidrofil) hissədən (baş) və apolyar (hidrofobik) ikiqat karbohidrogen quyruğundan ibarətdir. Sulu fazada fosfolipid molekulları avtomatik olaraq quyruğu quyruğa birləşdirərək, bioloji membranın çərçivəsini (şək. 2-1 və 2-2) ikiqat təbəqə (ikiqat) şəklində əmələ gətirir. Belə ki, membranda fosfolipidlərin (yağ turşularının) quyruqları ikiqatlıya, tərkibində fosfat qrupları olan başlıqlar isə xaricə yönəlir.

Araxidon turşusu. Araxidon turşusu membran fosfolipidlərindən - Pg, tromboksanlar, leykotrienlər və bir çox funksiyaları olan bir sıra digər bioloji aktiv maddələrin (iltihab vasitəçiləri, vazoaktiv faktorlar, ikinci xəbərçilər və s.) xəbərçisi - ayrılır.

Liposomlar- diametri 25 nm-dən 1 mkm-ə qədər olan fosfolipidlərdən süni şəkildə hazırlanmış membran vezikülləri. Liposomlar bioloji membranların modelləri kimi, həmçinin müxtəlif maddələrin (məsələn, genlər, dərmanlar) hüceyrələrə daxil edilməsi üçün istifadə olunur; sonuncu vəziyyət membran strukturlarının (liposomlar da daxil olmaqla) asanlıqla birləşdiyinə əsaslanır (fosfolipid iki qatına görə).

dələlər bioloji membranlar inteqral (o cümlədən transmembran) və periferik (Şəkil 2-1 və 2-2) bölünür.

İnteqral membran zülalları (qlobular) lipid ikiqat qatına yerləşdirilmişdir. Onların hidrofilik amin turşuları fosfolipidlərin fosfat qrupları ilə, hidrofobik amin turşuları isə yağ turşusu zəncirləri ilə qarşılıqlı əlaqədə olur. İnteqral membran zülallarına yapışma zülalları və bəzi reseptor zülalları (membran reseptorları) daxildir.

Transmembran protein - membranın bütün qalınlığından keçən və ondan həm xarici, həm də daxili səthlərdə çıxan bir zülal molekulu. Transmembran zülallara məsamələr, ion kanalları, daşıyıcılar, nasoslar və bəzi reseptor zülalları daxildir.

Məsamələr və kanallar- su, ionlar və metabolit molekullarının sitozol və hüceyrələrarası boşluq arasında (və əks istiqamətdə) hərəkət etdiyi transmembran yollar.

Vektorlar xüsusi molekulların transmembran hərəkətini həyata keçirmək (o cümlədən ionların və ya başqa bir növ molekulların ötürülməsi ilə birlikdə).

Nasoslar ATP hidrolizindən ayrılan enerjidən istifadə edərək ionları konsentrasiyasına və enerji qradiyentinə (elektrokimyəvi gradient) qarşı hərəkət etdirin.

Periferik membran zülalları (fibrilyar və qlobulyar) hüceyrə membranının səthlərindən birində (xarici və ya daxili) yerləşir və inteqral membran zülalları ilə qeyri-kovalent şəkildə əlaqələndirilir.

Membranın xarici səthi ilə əlaqəli periferik membran zülallarının nümunələri bunlardır: reseptor zülalları Və yapışma zülalları.

Membranın daxili səthi ilə əlaqəli periferik membran zülallarına nümunələr bunlardır: sitoskeleton zülalları, ikinci xəbərçi sistem zülalları, fermentlər və digər zülallar.

Yanal hərəkətlilik.İnteqral zülallar periferik zülallar, sitoskeletal elementlər, qonşu hüceyrənin membranındakı molekullar və hüceyrədənkənar matrisin komponentləri ilə qarşılıqlı təsir nəticəsində membranda yenidən paylana bilər.

Karbohidratlar(əsasən oliqosakaridlər) membranın qlikoproteinlərinin və qlikolipidlərinin bir hissəsidir, onun kütləsinin 2-10%-ni təşkil edir (Şəkil 2-2). Lektinlər hüceyrə səthindəki karbohidratlarla qarşılıqlı təsir göstərir. Oliqosakarid zəncirləri hüceyrə membranlarının xarici səthinə çıxır və səth qabığını əmələ gətirir - glikokaliks.

Glikokaliks təxminən 50 nm qalınlığa malikdir və plazmalemmanın qlikoproteinləri və qlikolipidləri ilə kovalent əlaqədə olan oliqosakaridlərdən ibarətdir. Qlikokaliksin funksiyaları: hüceyrələrarası tanınma, hüceyrələrarası qarşılıqlı əlaqə, parietal həzm (bağırsaq epitelinin sərhəd hüceyrələrinin mikrovillisini əhatə edən qlikokaliksdə zülalların və karbohidratların parçalanmasını tamamlayan peptidazalar və qlikozidazalar var).

Membran keçiriciliyi

Membran ikiqatlı iki sulu fazanı ayırır. Beləliklə, plazma membranı hüceyrələrarası (interstisial) mayeni sitozoldan, lizosomların, peroksizomların, mitoxondrilərin və digər membran hüceyrədaxili orqanoidlərin membranları isə onların tərkibini sitozoldan ayırır. Bioloji membran - yarımkeçirici maneə.

Yarımkeçirici membran. Bioloji membran yarımkeçirici olaraq təyin olunur, yəni. su keçirməyən, lakin orada həll olunan maddələrə (ionlar və molekullara) keçirici maneə.

Yarımkeçirici toxuma strukturları. Yarımkeçirici toxuma strukturlarına həmçinin qan kapilyarlarının divarı və müxtəlif maneələr (məsələn, böyrək cisimciklərinin filtrasiya maneəsi, ağciyərin tənəffüs hissəsinin aerohematik maneəsi, qan-beyin maneəsi və bir çox başqaları, baxmayaraq ki, belə maneələr) daxildir. - bioloji membranlara əlavə olaraq (plazmolemma) - membran olmayan komponentlər də daxildir.Belə toxuma strukturlarının keçiriciliyi bölmədə müzakirə olunur. "Hüceyrələrarası keçiricilik" Fəsil 4 .

Hüceyrələrarası mayenin və sitozolun fiziki-kimyəvi parametrləri əhəmiyyətli dərəcədə fərqlidir (bax Cədvəl 2-1), hər bir membran hüceyrədaxili orqanellə və sitozolun parametrləri də fərqlidir. Bioloji membranın xarici və daxili səthləri qütblü və hidrofilikdir, lakin membranın qeyri-polar nüvəsi hidrofobikdir. Buna görə də, qeyri-qütblü maddələr lipid iki qatına nüfuz edə bilər. Eyni zamanda, qütblü maddələrin membrandan birbaşa keçməsinin əsas qeyri-mümkünlüyünü müəyyən edən bioloji membranın nüvəsinin hidrofobik təbiətidir.

Qütb olmayan maddələr(məsələn, suda həll olunmayan xolesterol və onun törəmələri) bioloji membranlara sərbəst şəkildə nüfuz edir. Xüsusilə, steroid hormon reseptorlarının hüceyrə daxilində yerləşməsi bu səbəbdəndir.

Qütb maddələr(məsələn, Na+, K+ C1-, Ca2+ ionları; müxtəlif kiçik, lakin qütb metabolitləri, həmçinin şəkərlər, nukleotidlər, zülallar və nuklein turşusu makromolekulları) öz-özünə bioloji membranlara nüfuz etmir. Buna görə də qütb molekulları üçün reseptorlar (məsələn, peptid hormonları) plazma membranında qurulur və ikinci xəbərçilər hormonal siqnalın digər hüceyrə bölmələrinə ötürülməsini həyata keçirirlər.

Seçici keçiricilik- bioloji membranın spesifik kimyəvi maddələrə keçiriciliyi) hüceyrə homeostazını saxlamaq üçün vacibdir. hüceyrədə ionların, suyun, metabolitlərin və makromolekulların optimal tərkibi. Xüsusi maddələrin bioloji membrandan keçməsinə transmembran nəqli (transmembran nəqli) deyilir.

Hüceyrələr. Bir siqnal molekuluna (hormon və ya ötürücü) bağlanma membranın bir tərəfində baş verir və hüceyrə reaksiyası membranın digər tərəfində meydana gəlir. Beləliklə, onlar hüceyrələrarası əlaqə və siqnal ötürülməsində unikal və mühüm rol oynayırlar.

Bir çox transmembran reseptorları iki və ya daha çox alt hissədən ibarətdir ki, onlar bir-birinə uyğun hərəkət edir və bir liqandla bağlandıqdan sonra dissosiasiya edə və ya onların konformasiyasını dəyişdirə və aktivləşmə dövrünün növbəti mərhələsinə keçə bilərlər. Çox vaxt onlar molekulyar quruluşlarına görə təsnif edilirlər. Bu reseptorların ən sadələrinin polipeptid zəncirləri lipid ikiqatını cəmi bir dəfə, çoxları isə lipid ikiqatını yeddi dəfə keçir (məsələn, G-proteinlə birləşmiş reseptorlar).

Struktur

Hüceyrədənkənar domen

Hüceyrədənkənar sahə reseptorun hüceyrə və ya orqanellədən kənarda yerləşən bölgəsidir. Əgər reseptor polipeptid zənciri hüceyrədən bir neçə dəfə keçərsə, xarici domen bir neçə döngədən ibarət ola bilər. Reseptorun əsas funksiyası hormonu hiss etməkdir (baxmayaraq ki, bəzi reseptorlar da membran potensialındakı dəyişikliklərə cavab vermək qabiliyyətinə malikdir) və bir çox hallarda hormon bu sahəyə bağlanır.

Transmembran domen

Bəzi reseptorlar da protein kanallarıdır. Transmembran sahəsi əsasən transmembran α-sarmallardan ibarətdir. Bəzi reseptorlarda, məsələn, nikotinik asetilkolin reseptorunda, transmembran domen membran məsaməsi və ya ion kanalı əmələ gətirir. Hüceyrədənkənar domen aktivləşdirildikdən sonra (hormonun bağlanması), kanal ionların keçməsinə icazə verə bilər. Digər reseptorlarda hormon bağlandıqdan sonra transmembran domeni hüceyrədaxili təsirə malik olan konformasiyasını dəyişir.

Hüceyrədaxili domen

Hüceyrədaxili və ya sitoplazmik sahə hüceyrənin və ya orqanellin daxili hissəsi ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və qəbul edilən siqnalı ötürür. Bu cür qarşılıqlı əlaqənin iki əsas fərqli yolu var:

• Hüceyrədaxili sahə effektor siqnal zülallarına bağlanır, bu da öz növbəsində siqnalı siqnal zənciri boyunca təyinat yerinə çatdırır.
• Əgər reseptor bir fermentlə əlaqəlidirsə və ya özü fermentativ aktivliyə malikdirsə, hüceyrədaxili sahə fermenti aktivləşdirir (və ya fermentativ reaksiya aparır).

Təsnifat

Transmembran reseptorlarının əksəriyyəti siqnal ötürülməsinin əsas mexanizmi ilə fərqlənən üç sinifdən birinə aiddir. İonotrop və metabotrop transmembran reseptorları təsnif edilir. İonotrop reseptorlar və ya ion kanalları ilə birləşən reseptorlar, məsələn, neyronlar və elektrik siqnallarını hiss edə bilən digər hədəf hüceyrələr arasında sinaptik siqnalların sürətli ötürülməsində iştirak edirlər.

Metabotrop reseptorlar kimyəvi siqnalları ötürür. Onlar iki böyük sinfə bölünür: G proteinlə əlaqəli reseptorlar və fermentlə əlaqəli reseptorlar.

G proteinlə əlaqəli reseptorlara 7TM reseptorları da deyilir (yeddi transmembran domen reseptorları). Onlar liqand bağlamaq üçün xarici seqmenti, membran seqmenti və G zülalına qoşulmuş sitozolik seqmenti olan transmembran zülallardır. Onlar reseptorların quruluşu və funksiyasının oxşarlığına görə altı sinfə, A-F siniflərinə (və ya 1-6) bölünürlər, bu da öz növbəsində bir çox ailələrə bölünür. Bu sinfə həssas orqan reseptorları və adrenergik reseptorlar daxildir.

GPCR-lər kimi, fermentlə əlaqəli reseptorlar da liqand bağlayan sahə membranın kənarında yerləşən transmembran zülallardır. GPCR-lərdən fərqli olaraq, onların sitozolik domeni G zülalına qoşulmur, lakin özü fermentativ aktivliyə malikdir və ya fermenti birbaşa bağlayır. Tipik olaraq, GPCR kimi yeddi seqment əvəzinə, belə reseptorların yalnız bir transmembran seqmenti var. Bu reseptorlar GPCR-lərlə eyni siqnal yollarını əhatə edə bilər. Bu sinfə, məsələn, insulin reseptoru daxildir.

Enzimlə əlaqəli reseptorların altı əsas sinfi var:

• Reseptor tirozin kinazları - həm özlərinə məxsus, həm də hüceyrədaxili siqnal zülallarının kiçik dəsti üçün tirozin qalıqlarını birbaşa fosforilat edə bilər.
• Tirozin kinaz ilə əlaqəli reseptorların özləri aktiv fermentlər deyil, siqnalları ötürmək üçün sitoplazmik tirozin kinazaları birbaşa bağlayır.
• Reseptor serin-treonin kinazları - həm özlərinin, həm də onların bağlandığı gen tənzimləmə zülallarının serin və ya treonin qalıqlarını birbaşa fosforilatlaya bilir.
• Histidin kinazları ilə əlaqəli reseptorlar kinazın öz histidinini fosforlaşdırdığı və dərhal fosfatı ikinci hüceyrədaxili siqnal zülalına köçürdüyü iki addımlı siqnal yolunu aktivləşdirir.
• Reseptor guanilat siklazları - sitozolda cGMP molekullarının istehsalını birbaşa kataliz edir, onlar cAMP-ə çox oxşar mexanizmlərlə kiçik hüceyrədaxili xəbərçi kimi çıxış edir.
• Reseptor kimi tirozin fosfatazlar - hüceyrədaxili siqnal zülallarının tirozinlərindən fosfat qruplarını çıxarın. Onları reseptor kimi adlandırırlar, çünki onların reseptor kimi fəaliyyət mexanizmi qeyri-müəyyən qalır.

Tənzimləmə

Hüceyrədə transmembran reseptorlarının fəaliyyətini tənzimləmək üçün bir neçə üsul var, ən mühüm yolları fosforlaşma və reseptorların daxililəşdirilməsidir.

həmçinin bax

Qeydlər

Wikimedia Fondu. 2010.

Digər lüğətlərdə "Transmembran reseptorlarının" nə olduğuna baxın:

Asetilkolin Xolinergik reseptorlar (asetilxolin reseptorları) ligandları asetilkolin olan transmembran reseptorları ... Wikipedia

Transmembran reseptorları təkcə xarici hüceyrə membranında deyil, həm də hüceyrənin bölmələrinin və orqanellələrinin membranlarında yerləşən və fəaliyyət göstərən membran zülallarıdır. Bir siqnal molekuluna (hormon və ya vasitəçi) bağlanma biri ilə baş verir ... ... Vikipediya - Neuropilin 1 Təyinatları Simvollar NRP1 Entrez Gene ... Wikipedia

Sensor rodopsin II kompleksinin dimeri və çevirici zülal. Sensor rodopsin mavi rənglə göstərilir. Membran müstəvisində görünüş. Sensor rodopsis ... Vikipediya

Aktiv maddə ›› Choriogonadotropin alfa* (Choriogonadotropin alfa*) Latın adı Ovitrelle ATX: ›› G03GA08 Choriogonadotropin alpha Farmakoloji qrup: Hipotalamusun hormonları, hipofiz vəzi, qonadotropinlər və onların antaqonistləri... ... Dərman lüğəti

Protein kinaz A, aktivliyi hüceyrədəki cAMP səviyyəsindən asılı olan bir protein kinazdır. Protein kinaz A fosforlaşma yolu ilə fermentləri və digər zülalları aktivləşdirir və təsirsiz hala gətirir (yəni bir fosfat qrupunun əlavə edilməsi). Məzmun... ...Vikipediya

Protein kinaz A, aktivliyi hüceyrədəki cAMP səviyyəsindən asılı olan bir protein kinazdır. Protein kinaz A fosforlaşma (yəni bir fosfat qrupunun əlavə edilməsi) hesabına fermentləri və digər zülalları aktivləşdirir və təsirsizləşdirir. Mündəricat 1... ...Vikipediya