Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 177
Текст из файла (страница 177)
доп. 11-1). Рафты выдаются из «охеаиа» двойного липмдного слоя (темная поверхность в верхней части верхнего моно- слоя); резкие пики соответствуют 6Р1-связанным белкам. Обратите внимание, что зтм пики обнаруживаются почем исключительно в области рафтов.
оксане жидко-разу<юрядочсппых фо< фолипидон (рис. 11-20). Лшп<дпые рафты н высшей степени об<и аип— ны интегральными мел<бранными белками двух классон; одни заякорсны и мембране двумя ковале<гено связанными длинноцспочсчными насыщенными жирными киггк>тазш (дв< пальмитоильнь<е группы или иальмитоильиая и миригтоильпая группы), другис посредством ('Р! (ри<. 11-!4). Вероятно, эти липидпые «якори», таки< как ацильныс цепи гфипголппидов, образуют более стабильные связи с холестерином и длиппоцспочсчными ацильпыми группами в рафтах, чем с окружак>щилш фосфолипидалш.
(Можно отмстить, что другис связанпыс г липидами белки с копачептпо присосдинсннымн из<нц>спильиыми группами (например, фарсспильпыми) пе обяа»улгивают прсдпочсний в заякорипапии па впсщпсм моп<клое сфинп>липид/холсстсрииопых рафт оп (риг. 11-20, а).) Домены «плота» и «моря» и п>пс>- магической мембране р<гщслсиы псжестко; мембранные белки могут двигаться и л<шилпые рафты внутрь и из рафтов наружу за время иорндка и<- скольких секунд. ! !о н течение времени поря><ка нескольких микр<>секунд — масштаб, близкий тому,;щ который происходят лшоп<с опосредованные мембраной биохимические процессы, многие из этих белков м<нут считаться содержимым рафта.
Мы можем оценить долю понсрхногти клетки, занятой рафтами, по фракпии плазматичсских мембран, которая устойчива к солюбилизацин дстергептамп. В некоторых случаях она может гогтаплять 50><с «плоты» покрывают половину «оксана» (рис. 11-20, б). Косвенные измерения в культуре фибробластов позволяя>т грубо оцщипь диаметр отдельного рафта н 50 на<, что шкпнсгстнуст <ютчу, содержащему несколько тысяч <фипголш<идон и, возможно, от 10 до 50 мембранных Гхлкон. Поскольку болыпипстно к><сток экспрсссирунп более 50 разных видов белков плазл<атичсской мембраны, вероятно, что отдельный рафт с<>держит только субпопуляцню мембранных бсдкол и что э>п> сегрегация мембранных белков имеет функциоизльн<к значение.
Для пропекся, ири котором взаимодсй< тнуют два мембранных белка, их присут<тнне в одном рафте очень сильно увеличивает вероятность столкновения. Некоторыс мембранные рецепторы и сшнальныс белки, по-нидилюму, обособляютсн вместе в мембранных рафтах.,е)кгперимситы показывают, что передачу сигнала чср<з зти белки Внутри .ф., Кааеола чч. Г:. -~~,4" '".У (546) Часть1. 11. Биологические мембраны и транспорт Плвэматическяя м~ ь1ар,вы Снаружи ,Шисньльс ьяпя; б' ,~яь'"""'5'"""'"'-"у"х) """ "~,' Рис. 11-21. Кавеолии обусловливает вогнутые изгибы мембран.
Кавеолы — это маленькие впячивания плазматической мембраны, как видно на электронной микрофотографии поверхности адипоцита, снятого с злектронноплотным маркером (а). б) Каждый мономер кавеолина содержит центральный гидрофобный домен и три длинноцепочечные ацильные группы (показаны красным), которые удерживают молекулу на внутренней стороне плазматической мембраны. Когда несколько димеров кавеолина концентрируются на мембране в пределах маленькой области (рафте), они заставляют липидный бислой изогнуться, образуя кавеолу. Молекулы холестерина в бислое показаны оранжевым. можно прервать с помощью манипуляций, которые выводят холестерин из плазматической мембраны и разрушают липидные рафты.
Кавеолин — зто интегральный мембранный белок, содержащий два глобулярных домена, соединенных через петлеобразный гидрофобный домен, связывающий белок с цитоплазматичсским монослоем плазматической мембраны. Три паль- митоильных грушгы, присоединенных к карбоксильному концевому глобулярному домену, обеспечивают его дополнительное заякориванне на мембране. Кавсолип (ца самом деле это семейстно родственных кавеолинов) связывает холестерин с мембраной, и присутствие кавеолина заставляет связанный с ним липидный бислой изгибаться внутрь, образуя кавеалы (чмалснькие полостиь) на поверхности ккегки (рис. 11-21). Кавеолы— необычные рафты: в них есть або монослоя — цитоплазгиатический монослой, из которого выступает глобулярный домен кавсолина, и внепший моно- слой — типичный сфинголипил-холсстериновый рафт с заякоренными через СР! белками.
Кавеалы участвуют в разнообразных клеточных функциях, включая мембранный перенос внутри клеток и преобразование внешних сигналов в клеточные ответы. Рецепторы инсулина и других факторов роста и некотарыс СТР-связываюпгие белки и протеинкиназы, участвующие в передаче трансмембранных сигналов, по-видимому, локализованы в рафтах и, возможно, в кавеалах. В гл. 12 мы обсудим возможную раль рафтов в передаче сигналов.
Изгибание и слияние мембран являются ключевым событием для многих биологических процессов Не только кавеолин способен вызывать изгибы мембраны. Способность изгибаться лежит в основе одного нз наиболее замечательных свойств биологических мембран — возможности слияния с другой мембраной без потери целостности. Хотя мембраны стабильны, их ни в косм случае нельзя считать статичными.
Внутри эндомембранной системы эукариот (которая включает ядерную мембрану, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи и разнообразные малые везикулы) мембранные компартменты непрерывно реорганизуются. Везикулы отпочковываются от эндоплазматического ретикулума для того, чтобы переносить вновь синтезированные липиды и белки в другие органеллы и плазматическую мембрану. Экзоцитаз, эндоцитоз„ клеточное деление, слияние сперматозоида и яйцеклетки, проникновение окруженного мембраной вируса в клетку хозяина — все эти процессы включают перестройку мембран, при которой происходит слияние двух мембранных сегментов без потери целостности (рис. 11-22).
Большинство таких процессов начинается с не- яв(их~в~в Сл вы пи хпст- мд~~мпв.га и ил пск лезь;и Е.шванс мавл ввкуож:6' (г р юзсюых1 мхов ьл от комп '-" 4Р' ,"ухз: зп*.. ов д Слвзпйс звдосох1ь! 1 ''эх м д й.кн' вы и рвов дсвпе двух х = — ~ ~ —— влззнзгшюлл1х 1вм зоювьч лсзввпв Рмс 11-22. Слияние мембран. Слияние двух мембран— центральное событие в разнообразных процессах, в ко- торых участвуют как мембраны органелл, так и плазма- тнческне мембраны. большого искривления мембраны. На рис.
11-23 изображены три механизма, в соответствии с которыми может происходить искривление мембраны. Белок изогнутой формы может связываться с двойным липидным слоем и вызвать его искривление; движущей силой, увеличивающей изгиб мембраны, является энергия связывания. В другом варианте несколько субьединиц каркасного белка объединяются в изогнутый надмолекулярный комплекс и стабилизируют изгибы, спонтанно образующиеся в двойном слое.
Кроме того, одна пли несколько гидрофобпых спиралей определенного белка могут проникать сквозь одну из поверхностей двойного слоя, расширяя ее относительно поверхности другой стороны двойного слоя, способствуя образованию изгиба. Специфическое слияние двух мембран требует, чтобы (1) они распознали друг друга; (2) их поверхности близко сошлись, для чего необходимо удаление молекул воды, обычно связанной с поляр- 11.2 Динамика мембран 15471 ными «головками» липидов; (3) чтобы их бислойная структура локально разрушилась, обеспечивая слияние наружных монослоев каждой мембраны (полуслияние); и (4) чтобы их бислои слились, образуя один непрерывный бислой. Зндоцитоз с участием рецепторов или регулируемая секреция требует также, чтобы (5) процесс слияния запускался в надлежащее время или в ответ на специфический сигнал.
Интегральные белки, называемые белками слияния, опосредуют эти события, осуществляя специфическое распознавание и кратковременную локальную деформацию бислойной структуры„что Белок изогнутой формы прочно связывается с изогнутой поверхностью мембраны, что позволлет мембране и белку достигнуть минимума энергии. ,4~ ' д',чг ''=', '.; """: т; ';:.-:'ту: Если участок мембраны спонтанно изгибаегсл. мономерные субьединииы определенного белка могут полимернзоватьсл, образун структуру, которая стабилизирует изгиб. Белок с одной или более амфнфильными спиралями проникает в один монослой мембраны, скучиваег липиды в нем и вызывает образование нагиба. Рис. 11-23. Три модеяи изгибания мембраны, вызван- ного белками.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
