Часть 3 (1129751), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Тетрамеры спектрина связаны с некоторымибелками полосы 3 посредством молекул анкирина, а с гликофорином и белком полосы 3 (не показано) — через белки полосы 4.1. (б) Электронная микрофотография цитоскелета на цитоплазматической стороне клеточной мембраны красной клетки крови послефиксации и негативного окрашивания. Спектриновую сеть искусственно растянули для того, чтобы сталивидны ее структурные характеристики. В нормальной клетке показанная область сети спектрина былабы значительно более плотной и занимала бы примерно одну десятую этой площади.
(б, из T. Byersand D. Branton, Proc. Natl Acad. Sci. U.S.A. 82: 6153–6157, 1985. С любезного разрешения Национальнойакадемии наук США.)1116Часть IV. Внутренняя организация клеткиРис. 10.42. Образование в мембране корралей кортикальными филаментами цитоскелета. (а) Предполагают, что таким образом цитоскелетные филаменты создают барьеры для диффузии, разделяющие мембрану на небольшие домены, или коррали. (б) Для слежения во времени за флуоресцентномечеными белками использовали высокоскоростное отслеживание траекторий отдельных частиц.Траектория показывает, что мембранные белки диффундируют в пределах ограниченных мембранныхдоменов (показаны различными цветами траекторий) и очень редко проникают в соседние домены.(Адаптировано из A. Kusimi et al., Annu. Rev.
Biophys. Biomol. Struct. 34: 351–378, 2005. С любезного разрешения Annual Reviews.).ковалентно связанных липидных групп. В плазматической мембране всех эукариотических клеток большинство белков на поверхности клетки и некоторыемолекулы липидов во внешнем липидном монослое несут ковалентно связанныеолигосахаридные цепи.
Как и молекулы липидов в бислое, многие мембранныебелки способны быстро диффундировать в плоскости мембраны. Однако клеткиспособны обездвиживать определенные мембранные белки, а также ограничиватьдвижение мембранных белков и липидных молекул пределами доменов в непрерывном липидном бислое.ЗАДАЧИКакие из этих утверждений соответствуют действительности? Объясните почему10.1. Несмотря на то что липидные молекулы свободно диффундируют в плоскости бислоя, они не могут совершать флип-флоп-переходы из одного монослояв другой, если в мембране отсутствуют ферменты транслокаторы фосфолипидов.10.2.
Хотя все углеводы на внешней поверхности плазматической мембраны обращены наружу, все углеводы во внутренних мембранах обращены в цитозоль.10.3. Несмотря на то что хорошо известны мембранные домены разногобелкового состава, до сих пор не обнаружено мембранных доменов различноголипидного состава.Решите следующие задачи10.4. Почему, когда липидный бислой разрывается, он не восстанавливаетсебя путем формирования «гемимицелльных» («полумицелльных») краев, как показано на рис. Q10.1?Глава 10. Структура мембраны 1117Рис.
Q10.1. Разорванный липидный бислой, восстанавливающийся при помощи гипотетических «гемимицелльных» краев (задача 10.4).10.5. Маргарин производится из растительного масла в химическом процессе.Как вы думаете, при этом происходит превращение насыщенных жирных кислотв ненасыщенные или наоборот? Объясните свой ответ.10.6. Если липидный рафт обычно имеет диаметр 70 нм и каждая липиднаямолекула имеет диаметр 0,5 нм, сколько липидов будет содержаться в рафте, лишенном белков? При соотношении 50 молекул липидов на одну белковую молекулу(50 % белка по массе) сколько белков будет в типичном рафте? (Потерей липидоврафтом при встраивании белка можно пренебречь.)10.7. В классической статье исследовали поведение липидов в двух монослояхмембраны при помощи мечения отдельных молекул нитроксильными группами,которые представляют собой стабильные свободные радикалы (рис. Q10.2).
Этиспин-меченые липиды могут быть зарегистрированы при помощи спектроскопииэлектронного парамагнитного резонанса (ЭПР), метода, не повреждающего живыеклетки. Спин-меченые липиды вводят в небольшие липидные везикулы, которые затемсливаются с клетками и переносят меченые липиды в плазматическую мембрану.Два спин-меченых фосфолипида, показанных на рис. Q10.2, ввели такимспособом в интактную мембрану красной клетки крови человека. Чтобы определить, равномерно ли онираспределились по двум монослоям бислоя, в средудобавили аскорбиновую кислоту (витамин C), котораяпредставляет собой водорастворимый восстановительный агент и разрушает все нитроксильные радикалы наповерхности клетки.
Сигнал ЭПР наблюдали во времени в присутствии и в отсутствие аскорбиновой кислоты,как показано на рис. Q10.3, а и б.а. Пренебрегая разницей в уменьшении сигналаЭПР, объясните, почему фосфолипид 1 (рис. Q10.3, а)быстрее реагирует с аскорбатом, чем фосфолипид 2(рис. Q10.3, б). Обратите внимание, что фосфолипид 1достигает плато примерно через 15 минут, а фосфолипид 2 – только через час.Рис.
Q10.2. Структуры двух меченных нитроксилом липидов (задача 10.7). Нитроксильный радикал показан вверху, а место егоприкрепления к фосфолипидам — внизу.1118Часть IV. Внутренняя организация клеткиРис. Q10.3. Уменьшение интенсивности сигнала ЭПР как функции от времени в интактных красных клеткахкрови и тенях эритроцитов в присутствии и в отсутствие аскорбата (задача 10.7). (а и б) Фосфолипиды 1и 2 в интактных эритроцитах. (в и г) Фосфолипиды 1 и 2 в тенях эритроцитов.б. Чтобы исследовать разницу в уменьшении сигнала ЭПР двух фосфолипидов,эксперименты продублировали на «тенях» эритроцитов, которые повторно замкнутыдля проникновения аскорбата (рис. Q10.3, в и г). Замкнутые тени красных клетоккрови лишены цитоплазмы, но их плазматическая мембрана не нарушена. В этихэкспериментах уменьшение сигнала ЭПР для обоих фосфолипидов пренебрежимомало в отсутствие аскорбата и достигало плато при 50 % в присутствии аскорбата.Как вы можете объяснить различия в уменьшении сигнала ЭПР в экспериментахс тенями эритроцитов (рис. Q10.3, в и г) и нормальными красными клетками крови(рис. Q10.3, а и б)?в.
Были ли фосфолипиды равномерно распределены по монослоям мембраныэритроцита?10.8. Мономерные однопроходные трансмембранные белки пересекают мембрану в виде одной α-спирали, которая обладает в области бислоя характерными свойствами. Какая из приведенных ниже последовательностей из 20 аминокислот лучшевсего подходит для формирования такого трансмембранного сегмента? Объяснитесвой выбор. (Смотри однобуквенные обозначения аминокислот в конце книги.)Глава 10.
Структура мембраны 111910.9. Вы изучаете связывание белков с цитоплазматической поверхностьюкультивированных клеток нейробластомы и придумали метод, который дает хороший выход вывернутых наизнанку везикул плазматической мембраны. К сожалению, ваш образец загрязнен различными количествами нормальных везикул. Чтобы вы ни пробовали, вам не удается избежать этой проблемы. Друг предлагаетвам пропустить ваши везикулы через аффинную колонку, заполненную твердымигранулами с лектином. В чем смысл предложения вашего друга?10.10. Гликофорин, белок плазматической мембраны красных клеток крови,обычно существует в форме гетеродимера, мономеры которого удерживаются вместеисключительно за счет взаимодействий между трансмембранными доменами.
Какизвестно, трансмембранные домены гидрофобны. Тогда чем объясняется высокаяспецифичность их связывания друг с другом?Список литературыОбщаяBretscher M. S. (1973) Membrane structure:some general principles. Science181: 622–629.Edidin M. (2003) Lipids on the frontiers century of cell-membrane bilayers. Nat.Rev. Mol.
Cell Biol. 4: 414–418.Jacobson К. et al. (1995) Revisiting the fluid mosaic model of membranes. Science268: 1441–1442.Lipowsky R. & Sackmann E. (eds.) (1995) The structure and dynamics ofmembranes. Amsterdam: Elsevier.Singer S. J. & Nicolson G. L. (1972) The fluid mosaic model of the structure ofcell membranes. Science 175: 720–731.Липидный бислойBevers E. M., Comfurius P.
& Zwaal R. F. (1999) Lipid translocation across theplasma membrane of mammalian cells. Biochim. Biophys. Acta. 1439: 317–330.Devaux P. F. (1993) Lipid transmembrane asymmetry and flip-flop in biologicalmembranes and in lipid bilayers. Curr. Opin. Struct. Biol.
3: 489–494.Dowhan W. (1997) Molecular basis for membrane phospholipid diversity:whyare there so many lipids? Annu. Rev. Biochem. 66: 199–232.Hakomori Si. S. I. (2002) Inaugural Article:The glycosynapse. Proc. Natl. Acad.Sci. USA 99: 225–232.Harder T. & Simons К. (1997) Caveolae, DIGs, and the dynamics of sphingolipidcholesterol microdomains. Curr. Opin. Cell. Biol. 9: 534–542.Hazel J. R. (1995) Thermal adaptation in biological membranes:is homeoviscousadaptation the explanation? Annu. Rev.
Physiol. 57: 19–42.Ichikawa S. & Hirabayashi Y. (1998) Glucosylceramide synthase andglycosphingolipid synthesis. Trends Cell. Biol. 8: 198–202.Kornberg R. D. & McConnell H. M. (1971) Lateral diffusion of phospholipids ina vesicle membrane. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 68: 2564–2568.1120Часть IV. Внутренняя организация клеткиMansilla M. C., Cybulski L. E. & de Mendoza D. (2004) Control of membranelipid fluidity by molecular thermosensors. J. Bacteriol. 186: 6681–6688.McConnell H. M. & Radhakrishnan A (2003) Condensed complexes of cholesteroland phospholipids. Biochim. Biophys. Acta.
1610: 159–73.Pomorski T. & Menon A. K. (2006) Lipid flippases and their biological functions.Cell Mol. Life Sci. 63: 2908–2921.Rothman J. E. & Lenard J. (1977) Membrane asymmetry. Science 195:743-53.Simons К. & Vaz W. L. (2004) Model systems, lipid rafts, and cell membranes.Annu. Rev. Biophys. Biomol.
Struct. 33: 269–95.Tanford С. (1980) The Hydrophobic Effect: Formation of Micelles and BiologicalMembranes. New York: Wiley.van Meer G. (2005) Cellular lipidomics. EMBO J. 24: 3159–3165.Белки мембранBennett V. & Baines A. J. (2001) Spectrin and ankyrin-based pathways: metazoaninventions for integrating cells into tissues. Physiol. Rev. 81: 1353–1392.Bijlmakers M. J. & Marsh M. (2003) The on-off story of protein palmitoylation.Trends Cell Biol.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
