Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_2 (1123307), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Однако последние включаются в основном в случайной ориентации. Эксперименты, подобнь1е описанному здесь, показали, что все клеточные мембраны не способны к правильной самосборке; по крайней мере некоторые интегральные белки должны встраиваться в уже готовую мембрану, имеющую определенную ориентацию. (Из работы (.ойзЬ Н. Г., КотЬтпап 3. Е.: ТЬс аззетЫу оГсеП птегпЬгапез.
Бс1. Агп. 1)ап) 1979, 240, 4З, с любезного разрешения.) 4. При формировании липосом ими могут захватываться те или иные компоненты, например лекарственные вещества или изолированные гены. Весьма перспективным представляется использование липосом для доставки лекарств к конкретным тканям. Для этого в мембраны липосом необходимо включить компоненты (например, антитела к определенным молекулам клеточной поверхности), позволяющие адресовать их конкретным тканям или опухолям. Терапевтический эффект такого способа доставки лекарства должен быть весьма значительным.
ДНК, заключенная внутри лип осом, повидимому, менее чувствительна к нуклеазам; это следует учитывать при генной терапии. искусственных мембранных систем и укажем их преимущества перед природными мембранами. 1. Содержание разных липидов в искусственных мембранах можно варьировать; это позволяет проводить систематическое исследование влияния липидного состава мембран на ту или иную функцию.
Например, можно получить везикулы исключительно из фосфатидилхолина или„наоборот, из смеси фосфолипидов известного состава с включением глнколипидов и холестерола. Можно строить мембраны из липидов с разными остатками жирных кислот. Это позволяет провести ситематические исследования влияния жирнокислотного состава на определенные функции мембран (например, на транспорт).
2. В везикулы можно встраивать очищенные мембранные белки или ферменты. Это позволяет выявить, какие молекулы (например, специфические липиды или вспомогательные белки) необходимы для реконструкции функции очищенных белков. Исследования очищенных белков, например Са'+- АТРазы саркоплазматического ретикулума, показывает, что в некоторых случаях для реконструкции ионного насоса достаточно одного белка и одного лнпида. 3. Микроокружение искусственных систем можно жестко контролировать и целенаправленно варьировать (например, изменять концентрацию ионов). Их можно подвергать действию лигандов, специфичных к определенным белковым рецепторам, содержащимся в липосоме. ЖИДКОСТНО-МОЗАИЧНАЯ МОДЕЛЬ МЕМБРАН Функционирующие мембраны представляют собой двумерный ряспюр глобулярных интегральных белков, диспергнроваиных в жидком фосфолипидном матриксе.
Жидкостно-мозаичная модель мембранной структуры была предложена в 1972 г. Сингером и Николсоном (рис. 42.9). Первые данные об адекватности этой модели были получены при искусственно индуцированном слиянии двух разных родительских клеток. Оказалось, что при образовании межвидовой гибридной клетки в плазматической мембране происходит быстрое стохастическое перераспределение видоспецифичных белков.
Впослед- 134 Гаавп 42 Пери Рис. 42.9. Жи дкостно-мозаичная модель мембранной сгр . Ос связаны белки, либо погруженные в бислой, либ уктуры. новой мемб аны р является липидный бислой; с ним м мбранные белки жестко закреплены в лини б е ислои, ли о присоединенные к питоплазматиче ской поверхности. Интегральные трансмембранными, другие погружены либ ~ в липидном ислое. Некоторые из этих белков в пронизывают бислой и называются о в наружныи, либо во внутп~нний слой.
Б л попе жы~~~мемб аны ~мывыо~~~~~ и"' М пе иферическими. Многие белки и липиды нес (И б 3 1. С С ппопе1га, агпе1го 3., Ьопй Я. А.: Вяз|с НЫо1ойу, 5!и есЬ А !с!оп апс1 1. !986, с любезного разрешения.) ствии было показано, что фосфолипиды т тоже спосо ны ыстро перераспределяться в плоскости мембраны. Такая диффузия в плоскости мемб аны, называемая латеральной, может осуществляться довольно быстро: одна молекула фосфолипида перемешается за 1 с на расстояние несколько м Фазовые е ько микрометров. азовые переходы и, следовательно, текучесть мембран сильно зависят от липидного состав б аи. Влип г состава мемр .
липидном бислое гидрофобные цепочки ж ных кислот ориентированы практически параллельно друг другу, в результате чего образуется достаточно жесткая структура. При повышении температуры гидрофобный слой переходит из упорядоченного состояния в неупорядоченное, и образуется более жидкая, текучая система. Температура, при которой вся структура претерпевает переход из упорядоченного состояния в беспорядочное, называется температурой перехода.
Более длинные и более насыщенные жирнокислотные цепи обладают более вытекучести образованной ими структуры необходима более высокая те емпература. Наличие ненасышенных связей в цис-конфигурации приводит к повышению ктности упатекучести бислоя из-за снижения компакт 42. ковки цепей без изменения гидрофобности ( .3). Фосфолипиды клеточных мембран обычно содержат по крайней мере одну ненасыщенную жиную кислоту, имеющую по крайней мере одну двойную связь в цис-положении. Холестерол играет роль молекулярного модификатора мембран, включение которого приводвт к об к разосостоянин с промежуточной текучестью.
Если ацильные боковые цепи находятся в я в неупорядоченном состоянии, то холесгерол вызывает их конденсацию; если же они образуют какую-то кристаллоподобную структуру, то холестерол переводит ее в неупорядоченное состояние. При высоком отношении холестерол/липид фазовый переход вообше не происходит. Текучесть мембраны сильно влияет на ее функционирование. При увеличении текучести мембрана становится более проницаемой для воды и г малых ги дрофильных молекул, растет скорость латеральной диффузии интегральных белков.
Если активный центр интегрального белка, осуществляюший некую функцию, располагается исключительно в гидоосЬильно" й его части, то изменение текучести ом сильно на липидов, вероятно, не скажется слишком си активности белка. Но если белок выполняет т ансу функцию и транспортный компонент перев транссекает мембрану„то изменения свойств липидной у привести к значительному изменению скорости транспорта. Превосходным примером является зависимость функционирования инсулинового рецептора от текучести мембран (гл. 51).
Когда концентрация ненасыщенных жирных кислот в мембране растет (при культивировании клеток в е богатой э " этими соединениями), увеличивается теку- Меибраньь структура, сборка и функции 135 СБОРКА МЕМБРАН честь, а это приводит к тому, что рецептор связывает больше инсулина. Текучесть мембраны и соответственно литеральная подвижность могут быть неодинаковыми в разных ее участках. Например, в плоскости мембраны могут возникать белок-белковые взаимодействия, приводящие к образованию жесткого белкового матрикса в отличие от обычного липидного матрикса.
Такие области белкового матрикса могут сосуществовать с обычным липидным матриксом в одних и тех же мембранах. Примерами такого тесного соседства различных матриксов являются области щелевых контактов, плотных контактов, а также бактериородопсинсодержащие фрагменты пурпурных мембран галобактерий.
Некоторые латеральные белок-белковые взаимодействия опосредуются периферическими белками; например, образуются сшивки через антитела и лектины и формируются так называемые кэп-структуры на поверхности мембраны. Таким образом, периферические белки, участвуя в специфических взаимодействиях, могут ограничивать подвижность интегральных белков внутри мембраны. Как мы уже говорили, ферменты, ответственные за синтез фосфолипидов, располагаются на цитоплазматической стороне везикул эндоплазматического ретикулума. По мере синтеза фосфолипидов происходит их самосборка с образованием термодинамически стабильных бимолекулярных слоев, которые включаются в мембрану везикул.
Липидные везикулы, происходящие от эндоплазматического ретикулума, по-видимому, перемещаются к аппарату Гольджи, фрагменты которого в свою очередь сливаются с плазматической мембраной. Мембраны аппарата Гольджи и везикул эндоплазматического ретикулума асимметричны в поперечном направлении как по фосфолипидам, так и по белкам, и эта асимметрия сохраняется до слияния с плазматической мембраной. Внутренняя поверхность везикулярных мембран оказывается с наружной стороны плазматической мембраны, а цитоплазматическая остается на ее цитоплазматической стороне (рис. 42.10).
Поскольку поперечная асимметрия в мембранах везикул, происходящих из эндоплазматического ретикулума, существует еще до слияния с плазматической мембраной, основной проблемой сборки мембран становится вопрос о том. каким образом интегральные белки асимметрично включаются в липидный бислой эндоплазматического ретикулума. Интегральные и секретируемые белки сразу после их синтеза содержат гидрофобную лидерную последовательность длиной 15 — 30 аминокислот на Х- конце. Внутренней гидрофобная лидерная последо- Мембранный белок Наружная поверхность " ввввв«вю ВИЛ ~ ая"ьввв". вввввввьв Везикулярная~ ааес мембрана аь Цитоп лаз ма Интегральный белок зс--'-=: -:.:--.,:г~ьаььвььь во ььвь Рае.
42. 19. Прн слиянии везикул с плаэматнческой мембраной сохраняется ориентация всех интегральных белков, включенных е бнслой веэикулы. Исходно Х-конец белка смотрит внутрь ееэикульь После слияния Х-конец оказывается на наружной поверхности плаэматической мембраны. Неизменность ориентации белка становится еьце более очевидной, если проследить за расположением другого конца молекулы С-конца, который всегда обраьцен в цнтоплазму.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
