Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 200
Текст из файла (страница 200)
По мере сворачивания белка контакты между спиралями вытесняют некоторые из молекул липидов, окружающих спирали. 1О.2, Мвыбраниьгф бвпви 9гэ о$ йо ш во вс ПЕРИППАЗМА 2 нм ® 22встр~втуры ® в М Руктур ® тз р стектур Сз) тв Мсек я> Ожрд ОМРЕА перин Рис. 10 2Б. Вбочонки, состоящие из разного числа 9 структур. (1) Белок Оп>РА Е сод служит рецептором бактериального вируса.
(2) Белок Е. соб ОМР(А представляет собой фермент (липазу), гидролизующую липидные молекулы. Аминокислоты, катализирующие ферментатиеную реакцию (показаны кросным), выступают с внешней поверхности бочонка. [3) Порин из бактерии япшуоьоПег сорзо(отис формирует во внешней мембране заполненную водой пору. Диаметр канала ограничен петлями (показаны голубым), выступающими в канал. (4) Белок Е.
соб ГерА транспортирует ионы железа. Внутренность напала заполнена глобулярным белковым доменом (показан голубым), несущим сайт связывания железа (не показан). Предполагают, что этот домен для транспорта связанного железа изменяет свою конформацию, поточный молекулярный механизм этого процесса неизвестен. линдрическую структуру. Полярные Еюковые цепи аминокислот выстилают водный канал изнутри, тогда как неполярные боковые цепи выступакп с внешней поверхности бочонка и взаимодействуют с гидрофобной сердцевиной липидного бислоя. Петли полипептидной цепи часто выдаются в люмен канала, делая его более узким и, таким образом, позволяя только определенным растворенным веществам пройти через него. Некоторые порины очень селективны: мальтопорин, например, позво ляег пересечь внешнюю мембрану Е.
со(т только малы<гас и ее олигомерам. Белок ГерА является более сложным примером )) бочонкового транспортного белка (пример 4 на рисунке 10.26). Он транспортирует ионы железа через внеш. нюю мембрану бактерий. Он состоит из 22 )) структур, а внутреннее пространство бочонка почти полностью заполнено крупным глобулярным доменом, который, как предполагается, претерпевает значительные конформационные перестройки для переноса железа через мембрану. Не все (3 бочонковые белки являются транспортными белками. Некоторые образук>т маленькие бочонки, заполненные боковыми цепями аминокислот, про стираюшимися к центру структуры. Эти белки служат рецепторами или ферментами (примеры 1 и 2 на рис. 10.26), а бочонок работает в качестве жесткого якоря, удерживающего белок в мембране и ориентируюгцего его цитоплазматические петли, образующие сайты связывания специфических внутриклеточных молекул.
Несмотря на то что (э Сючоночные белки обладают множеством функций, они содержатся почти исключительно во внешних мембранах митохондрий, хлоропластов 102. Мембранные белки 98) теогликанов белковая часть выходит за пределы липидного бислоя или соединена с Г>ислоем гликозилфосфатидилинозитольным (С Р!) якорем. Иногда для описания оГюгащенной углеводами области поверхности клетки используют термины клеточная оболочка или гликокаликс.
Этот углеводный слой можно визуализировать прп помощи различных красителей, например рутения красного (рис. (0.2)), а), или за счет его сродства к углевод связывающим белкам лектинам, в) угпеводный спой цитоэопь ядро плвэматическая мембрана 200 нм трансмембранный адсорбированный гликопротеин гпикопротеин трансмембранный протеогпикан слой углеводов пипидный вислой Рис. 10.28.
Углеводный слой на поверхности клетки. а) На данной электронной микрофотографии поверхности лимфоцита, окрашенного ругением красным, хорошо виден толстый обогащенный углеводами слой, окружающий клетку. б) Углеводный слой состоит из олигосахаридньж цепей гликолипидов, интегральных мембранных гликопротеинов и полисахаридных цепей интегральных мембранных протеогликанов. Более того, адсорбированные гликопротеины н адсорбированные протеогликаны (не показаны) также вносят вклад в углевсщный слой многих клеток. Обратите внимание на то, что все углеводы располагаются на нецитоплазматической стороне мембраны. (а, с любезного разрешения Ацг(геу М. 6(ацегт и б.
М. УУ. Соек) 982 Часть 1Ч. Внутренняя организация клетки которые можно пометить флуоресцентным красителем или видимым маркером. Несмотря на то что большинство углеводных групп связано с внутренними молекулами плазматической мембраны, углеводный слой также содержит гликолипиды и протеогликаны, которые секретированы во внеклеточное пространство, а затем адсорбированы на клеточную поверхность (рис. 10.28, 6). Многие из этих адсорбированных макромолекул являются компонентами внеклеточного матрикса, поэтому граница между плазматической мембраной и внеклеточным матриксом часто бывает довольно расплывчатой. Одной из многих функций углеводного слоя является защита клеток от механического и химического повреждения; он также не позволяет клеткам сблизиться, препятствуя нежелательным белок-белковым взаимодействиям. Олигосахаридные цепи гликоп)ютеинов и гликолипидов значительно различаются по составу сахаров. Несмотря на то что они обычно содержат меньше 15-ти сахаров, они часто разветвляются, и сахара могут быть связаны между собой различными ковалентными связями, в отличие от аминокислот в полипептидной цепи, которые все соединяк>тся между собой одинаковыми пептидными связями.
Даже из трех сахаров можно получить сотни различных трисахаридов. За счет разнообразия и расположения на поверхности клетки олигосахариды идеально подходят для процессов клеточного узнавания. Как мы обсудим в главе 19, связанные с плазматической мембраной лектины, распознающие определенные олигосахариды на расположенных на поверхности клетки гликолипидах и гликопротеинах, участвуют во множестве процессов временной адгезии клеток, включая взаимодействие сперматозоида с яйцеклеткой, образование тромбов, рециркуляцию лимфоцитов и воспалительный ответ. 10.2.7. Мембранные белки можно солюбилизировать и очистить детергентами В общем случае только агенты, нарушающие гидрофобные связи и разрушающие липидный бислой, способны солюбилизировать трансмембранные белки (и некоторые другие крепко связанные с мембраной белки).
Наиболее полезными реагентами для биохимика являются детергеиты, представляющие собой малые амфифильные молекулы различной структуры. Детергенты лучше растворяются в воде, чем липиды. Их полярные (гидрофильные) концы могут быть заряженными (ионными), как у додецилсульфата натрия (ДСН), или незаряженными (неионными), как у октилглюкозида и «Тритон» (рис. 10.29, а). В малых концентрациях детергенты в растворе представлякп собой мономеры, но когда их концентрация превышает пороговое значение, называемое критической концентрацией мицеллообразования, или ККМ, они агрегируют с образованием мицелл (рис. 10.29, б — в). Молекулы детергентов быстро переходят из мицелл в раствор и обратно, поэтому концентрация мономеров в растворе остается постоянной вне зависимости от того, сколько образовалось мицелл.
ККМ и среднее число молекул детергента в мицелле являются индивидуальными характеристиками детергента, но они также зависят от температуры, РН и концентрации соли. Растворы детергентов, таким образом, являются сложными системами, и их трудно изучать. При смешении с мембранами гидрофобные концы детергентов связываются с гидрофобными областями мембранных белков, где они замещают липидные молекулы. Поскольку противоположный конец молекул детергента полярен, такое связывание приводит к тому, что мембранные белки переходят в раствор в виде комплексов белок-детергент (рис.
10.30). Обычно, с белком остается связанным некоторое количество молекул липидов. ТО2.Мев)бранныебелки 983 а) в) сн, ! снг ! сн» 1 гидрофильная голова .,гилрофобный «хвост» сн, долеципсупьфат Тритон Х-100 р-сктипгпюкозид натрия (ДОН) Рис.
10.29. Структура и функции мицелл детергентов„о) Наиболее широко используют три детергента: ани онный детергент додецилсульфат натрия (ДСН] и два не ионных дете ргента ))-пятил глюке види «Тритон Х-100». «Тритон Х-100» представляет собой смесь соединений, в которых участок в квадратных скобках повторяется 9-10 раз.
Гидрофо бная часть дете ргентов показана желтым, гидрофильная — оранжевым. б) При маленьких концентрациях молекулы детергентов присутствуют в растворе в виде мономеров. Как только их концентрация достигает критической концентрации мицеллообразования (ККМ), часш молекул детергента образует мицеллы. Обратите внимание, что концентрация мономеров детергента остается постоянной при концентрации, превышающей К КМ. е) Поскольку молекулы детергента обладают как полярными, так и неполярными концами, они амфифильны; и поскольку они имеет форму конуса, они образуют мицеллы, а не бислои (см. рис, 10.7].
Мицеллы детергентов имеют нерегулярную форму, и за счет ограничений упаковки гидрофобные «хвосты» частично зкспони рованы в воду. Пространственная модель показывает предсказанную методом молекулярной динамики структуру мицеллы, составленной из 20 молекул ()-октилглюкозида. (б, адаптировано из б. бцппагззоп, В. )опззоп и Н. ууеппегзтгогп,л РЬуз. СЬегл. 84: 3114-3121, 1980; е, из 5. Вовцзг, и. М. Чепаые апа и.
уу. Разтог,к РЬуз. Слет В. 104: 5462-5470, 2000. С любезного разрешения Яптепсап Сьем1са! 5ос(ету.) Сильные ионные дстергенты, например ДСН, способны солюбилизовать даже самые гзтдрофобные мембранные белки. Это позволяет анализировать белки при помощи электрофореза в полиакриламидиом геле в присутстгггзгз ДСИ (описанного в главе 8), метода, который совершил революцию в изучении мембранных белков. Такие сильные детерген ты разворачивают (деиатурируют) белки за счет связывания с их внутренним «гидрофобиым ядром».
В результате белки становятся неактивны- .-,' ~м9~'4») сн, снг 1 бнг сн, 1 нс' сн с й ! НС» РСН 1 н,с-с — сн, сн, 1' н,с — с — сн, сн, сн, 1 сн, 1 сн, 1 сн, сн, сн, 1 сн, х Ю ВВ ап ккм $» монемеры яй «» а и Ф ха мицвппы яо »о оа я суммарная концентрация детергента 10.'йг Мембранные бенки 9йб г М а~/К~-насос ',ф г 1 Фззтг ФФНФФФФФФФ ФФФФФФ *.'гФГГНФФФ ФЫФФЫФФФФ ~ липидный НФ'б ФФФФФФФЫФ ФФФФФ !:;ФФНФ ФМФФФМФФ ) мицеллы + сопюбилизированные :4 мембранные белки + мономеры детергента Ф:,';зь мицеллы детергент-пипид с детвргентвм мицелпы + + мономеры детергента функциональный Ма'ГК -насос, встроенный в фосфопипидную аезикулук 10.2.8. Бактериородопсин — вто саетозааисиэлый протонный насос, паресакаэоэций пипидный биспой а форйаа севан о-спирапай В главе 11 мы рассмотрим, как многопроходные трансмембранные белки опосредуют селективный транспорт мальгх гидрофобных молекул через клеточные мембраны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
