Мембранні білки:поведінка в мембрані.

Білки мембранні: дифузія латеральна, швидкість
Мембранні білки так само, як і мембранні ліпіди, здатні обертатися навколо осі, перпендикулярної площини бішару – обертальна дифузія, а так само переміщатися в площині самої мембрани – латеральна дифузія. Однак вони не можуть перевертають і здійснювати фліп-флоп. Вимірювання швидкостей латеральної дифузії різних білкових молекул в багатьох мембранах показало, що коефіцієнт дифузії D може варіювати в досить широкому діапазоні значень – від 5х1О-9 до 1О-12 ступеня кв.см / с.
Білки мембранні: дифузія латеральна, швидкість, регуляція
Білки мембранні: дифузія латеральна, швидкість, вимірювання швидкості

Білки мембранні: дифузія латеральна, швидкість, регуляція
Латеральна рухливість багатьох мембранних білків обмежена. Обмеження рухливості досягається за допомогою бар’єрів, утворених за участю клітинних контактів особливого роду (так звані щільні контакти). Існує кілька можливих способів регуляції латеральної рухливості мембранних білків.
Один із способів регуляції здійснюється в пурпурової мембрані Halobacterium. У ній молекули бактериородопсина зібрані у великі двовимірні кристали, в яких окремі білкові молекули фіксовані по відношенню один до одного. Великі агрегати такого типу дифундують з настільки малою швидкістю, що їх можна вважати практично нерухомими.
В інших випадках рухливість білків плазматичної мембрани обмежується в результаті взаємодії білків з позаклітинними утвореннями, наприклад коли специфічні білки плазматичних мембран двох взаємодіючих клітин асоціюють один з одним, формуючи спеціалізований клітинний контакт.
Нарешті, рух і розподіл молекул мембранних білків регулюються при взаємодії мембранних білків з білковими комплексами цитоплазми, такими як актіновиє філаменти. Саме цим способом спектрин пов’язує певні білки плазматичної мембрани еритроцитів

Білки мембранні: петчі і петчінг
Якщо мембранні білки зшити за допомогою антитіл, вони збираються в кластери, утворюючи на поверхні клітини дискретні зони неправильної форми – петчі. Освіта подібних плям – петчінг – індукується зв’язуючими антитілами або зв’язуючими лектинами, які називаються лігандами.
Те, що поява плям насправді є прямий наслідок зв’язування мембранних білків з антитілами, можна показати за допомогою моновалентних фрагментів антитіл, одержуваних при обробці останніх протеолітичними ферментом папаїном. В результаті такої обробки у фрагментах антитіл зберігається тільки по одній ділянці зв’язування з антигеном, і тому вони не можуть зшивати один з одним розташовані поруч мембранні білки. Якщо текіє моновалентною фрагменти антитіл помітити флуоресцентним барвником, то виявляється, що, хоча їх зв’язування з білками на поверхні лімфоцитів і відбувається, розподіл мітки виявляється рівномірним; молекулам білка не вдається утворити плями, аналогічні тим, які індукуються бівалентний антитілами.
Розподіл білків в мембранах можна спостерігати на молекулярному рівні за допомогою лігандів, приєднаних до феритину – залізовмісних білків. У більшості випадків, коли пов’язані з ферритином ліганди використовуються для вивчення взаємного розташування мембранних макромолекул в умовах, що запобігають индуцируемую лігандами кластеризацію, виявляється, що в непошкодженій плазматичною мембрані поодиноких клітин, суспендованих у рідині, макромолекули розподілені дифузно. З іншого боку, якщо експеримент проводиться на нефіксованих мембранах, то мічені молекули перерозподіляються і утворюють кластери.

Білки мембранні: кеппінг
Кеппінг – це переміщення до одного полюса клітини зшитих один з одним мембранних білків та освіта там “ковпачка”. Процес займає кілька хвилин. Ковпачок майже завжди виникає на тому кінці клітини, який був би хвостом рухомого лімфоцита, що переміщається по поверхні. Однак для кеппінга не потрібно подібного переміщення, оскільки він спостерігається навіть у тому випадку, коли лімфоцити ростуть в суспензії і не можуть взаємодіяти з якої-небудь поверхнею. “Ковпачки”, як і плями виникають тільки за участю зв’язують лігандів, але їх утворення на відміну від утворення плям – це активний процес, для якого необхідні енергія (АТР) і неушкоджені актіновиє філаменти. Механізм кеппінга поки не з’ясований. Можливо, він аналогічний механізму переміщення клітин.

Мембранні потоки: гіпотези
Для пояснення того, як утворюються “ковпачки”, висунуті дві гіпотези:
1) Гіпотеза мембранного потоку. Можливо, що плями переносяться в хвіст клітини результаті безперервного струму мембрани. Струм виникає завдяки тому, що мембрани поглинаються в хвостовій частині клітини, потім фрагменти плазматичної мембрани поглинаються в хвостовій частині клітини, потім транспортуються у вигляді бульбашок через всю цитоплазму і нарешті вбудовуються в мембрану в передній частині клітини. Окремі білкові молекули дифундують в плазматичній мембрані досить швидко, так що, незважаючи на мембранний потік, зберігається їх приблизно рівномірний розподіл. Однак, коли мембранні білки зшиваються з утворенням великих агрегатів, їх рух сповільнюється і ток мембрани збирає їх разом до одного полюса клітини.
2) Гіпотеза перетягування. Передбачається, що зшиті лігандами мембранні білки взаємодіють з скоротливої ​​системою актинових філаментів цитоплазми і перетягуються в хвостову частину клітини цими филаментами.
Одна з труднощів, пов’язаних з цією моделлю, полягає в тому, що насправді будь-який білок (і навіть гліколіпіди) здатний утворювати ковпачок за допомогою відповідного поливалентного ліганда. Для реалізації цієї моделі, мабуть, необхідно, щоб актіновиє філаменти, расположеннгие поблизу мембрани, якимось чином дізнавалися кластерірованние мембранні молекули і зв’язувалися з ними незалежно від типу цих молекул. Таке впізнавання могло б мати місце, якби існував спеціальний клас мембранних білків, взаємодіючих з актиновими філаментах, і якби інші мембранні білки, утворивши кластери, зв’язувалися з цими спеціальними білками.

Скупчення актину і міозину в області петчей і “ковпачків” свідчить на користь другої моделі.

Білки мембранні: переміщення білків при злитті двох клітин
Життєздатність гетерокаріонов свідчить про те, що при злитті структурна і функціональна цілісність мембран зберігається. Про здатність білків мембрани швидко переміщатися в площині загальної мембрани після злиття клітин свідчить наступний експеримент з антитілами двох видів: перші зв’язувалися з білками на поверхні клітин людини, а другі – на поверхні клітин миші. Людські білки ідентифікувалися за допомогою антитіл, до яких був приєднаний родамін – червоний флуоресцентний барвник, а білки миші за допомогою антитіл, пов’язаних з флуоресціном – флуоресцентним барвником зеленого кольору. У більшій частині гетерокаріонов людські і мишачі білки спочатку розташовувалися тільки в своїх областях, утворюючи двоколірні картини. Однак приблизно за 1 год обидва набору білків у більшості клітин перемішалися і розподілилися по всій поверхні.

Внутрімембранние частинки
Мембрани еритроцитів людини, оброблені у відповідності з методом заморожування-сколювання, виявляються досить хаотично засіяними маленькими крупинками приблизно однакового розміру (близько 7,5 нм), званими внутрімембраннимі частками
На Р-поверхні сколу, отриманого в результаті заморожування-сколювання, внутрімембранних частинок найбільше. Ці частинки в біологічних мембранах складаються головним чином з білка. В даний час ще неясно, які саме білки утворюють внутрімембранние частинки в еритроцитах людини, однак представляється вірогідним, що це переважно білок смуги 3: число димерів цього білка (близько 5ОО ТОВ на клітку) приблизно відповідає числу спостережуваних частинок; крім того на відколах штучних ліпідних бішару, реконструйованих у присутності очищеного білка смуги 3, помітні типові внутрімембранние частинки розміром 7,5 нм.

Comments are closed.