Отвори го главното мени

Мембрански белковини

класа белковини
Кристална структура на калиумов канал Kv1.2/2.1 химера. Границите на липидниот двослој се означени со црвена и сина линија.

Мембранските белковини (протеини) се белковини кои стапуваат во интеракција или се дел од биолошки мембрани. Тие вклучуваат интегрални мембрански белковини, кои трајно се закотвени, односно се дел од мембраната, и периферни мембрански белковини, кои само привремено се поврзани со мембраната или со некој интегрален мембрански протеин.[1][2] Интегралните мембрански протеини се класифицирани во две групи; трансмембрански протеини, кои се протегаат низ целиот мембрански двослој, и интегрални монотопични протеини, кои се поврзани само со едната страна на мембраната. Мембранските протеини се чест вид на протеини, заедно со водорастворливите глобуларни протеини, фибриларните протеини и интринзично неструктурираните протеини.[3] Тие се цел на делување на над 50% од сите модерни лекови.[4] Се смета дека 20-30% од сите гени во повеќето геноми на организмите кодираат мембрански протеини.[5][6]

Во споредба со другите класи на протеини, определувањето на структурата на мембранските протеини сè уште е предизвик, поради тешкотиите во поставувањето на експериментални услови во кои се зачувува природната конформација на протеинот кога е во изолација од меговата нативна средина.[6]

ФункцијаУреди

Мембранските белковини вршат разновидни функции од суштинско значење за опстанокот на секој организам:[7]

Интегрални мембрански белковиниУреди

 
Шематски приказ на трансмембрански протеини: 1. еден трансмембрански α-хеликс (битопичен мембрански протеин) 2. политопичен трансмембрански α-хеликсен протеин 3. политопичен трансмембрански β-плочест протеин
Мембраната е претставена со светло-кафена боја.

Интегралните мембрански белковини трајно се прицврстени и вградени во мембраната. Ваквите протеини можат да се одвојат од биолошките мембрани само со користење на детергенти, неполарни растворувачи, или понекогаш агенси за денатурација. Пример за ваков вид на протеин кој сè уште не е функционално карактеризиран е SMIM23. Интегралните мембрански белковини може да се класифицираат според нивната поврзаност со липидниот двослој:

Периферни мембрански белковиниУреди

  Главна статија: „Периферни мембрански белковини.
 
Шематски приказ на различни видови на интеракција помеѓу монотопични мембрански протеини и клеточната мембрана: 1. интеракција со амфипатичен α-хеликс, паралелен со рамнината на мембраната (порамнет мембрански хеликс) 2. интеракција со хидрофобна петелка 3. интеракција со ковалентно-врзан мембрански липид (липидација) 4. електростатски или јонски интеракции со мембрански липиди (на пр. преку калциумов јон).

Периферните мембрански белковини се привремено прикачени или за липидниот двослој или за интегралните протеини со комбинација на хидрофобни, електростатски, и други не-ковалентни интеракции. Периферни протеини дисоцираат по третман со поларен реагенс, како раствори со покачена pH вредност или високи концентрации на соли.

Интегралните и периферните протеини можат да бидат пост-транслационо модифицирани, со додавање на масни киселини или пренилни јаглеводородни ланци, или GPI (гликозилфосфатидилинозитол), кои може да бидат вметнати во липидниот двослој.

Полипептидни токсиниУреди

Полипептидните токсини и многу антибактериски пептиди, како што се колицини или хемолизини, како и одредени протеини кои се вклучени во апоптозата, некогаш се сметаат за посебна категорија. Овие протеини се растворливи во вода, но можат да агрегираат и неповратно да се асоцираат со липидниот двослој и да станат повратно или неповратно поврзани за мембраната.

Во геномитеУреди

Голем дел од сите протеини се смета дека се мембрански протеини. На пример, околу 1000 од ~4200 протеини на E. coli се смета дека се мембрански протеини.[13] Мембранската локализација е потврдена за повеќе од 600 од нив, по експериментален пат.[13] Локализацијата на протеините во мембраните може да се предвиди многу сигурно со користење на анализи за хидрофобност на протеинските секвенци, односно локализацијата на секвенците на хидрофобните аминокиселини.

ПоврзаноУреди

НаводиУреди

  1. Amphitropic proteins: regulation by reversible membrane interactions (review). „Mol. Membr. Biol.“ том  16 (3): 217–235. doi:10.1080/096876899294544. PMID 10503244. 
  2. Alenghat, Francis J.; Golan, David E. (2013 г). Membrane Protein Dynamics and Functional Implications in Mammalian Cells. „Current Topics in Membranes“. Current Topics in Membranes том  72: 89–120. doi:10.1016/b978-0-12-417027-8.00003-9. ISBN 9780124170278. PMID 24210428. 
  3. Andreeva, A (2014 г). SCOP2 prototype: a new approach to protein structure mining. „Nucleic Acids Res“ том  42 (Database issue): D310–4. doi:10.1093/nar/gkt1242. PMID 24293656. 
  4. How many drug targets are there?. „Nat Rev Drug Discov“ том  5 (12): 993–6. декември 2006 г. doi:10.1038/nrd2199. PMID 17139284. 
  5. Krogh, A.; Larsson, B. R.; Von Heijne, G.; Sonnhammer, E. L. L.. Predicting transmembrane protein topology with a hidden markov model: Application to complete genomes. „Journal of Molecular Biology“ том  305 (3): 567–580. doi:10.1006/jmbi.2000.4315. PMID 11152613. 
  6. 6,0 6,1 Liszewski, Kathy (1 октомври 2015 г). Dissecting the Structure of Membrane Proteins. „Genetic Engineering & Biotechnology News“ том  35 (17): 1, 14, 16–17. doi:10.1089/gen.35.17.02. http://www.genengnews.com/gen-articles/dissecting-the-structure-of-membrane-proteins/5583/. 
  7. Almén, M.; Nordström, K. J.; Fredriksson, R.; Schiöth, H. B.. Mapping the human membrane proteome: A majority of the human membrane proteins can be classified according to function and evolutionary origin. „BMC Biology“ том  7: 50. doi:10.1186/1741-7007-7-50. PMID 19678920. 
  8. Yibin, Lin (2013 г). The substitution of Arg149 with Cys fixes the melibiose transporter in an inward-open conformation. „Biochimica et Biophysica Acta“ том  1828 (8): 1690. doi:10.1016/j.bbamem.2013.03.003. 
  9. Von Heijne, G.. Membrane-protein topology. „Nature Reviews Molecular Cell Biology“ том  7 (12): 909–918. doi:10.1038/nrm2063. PMID 17139331. 
  10. Gerald Karp (2009). Cell and Molecular Biology: Concepts and Experiments. John Wiley and Sons. стр. 128–. ISBN 978-0-470-48337-4. https://books.google.com/books?id=arRGYE0GxRQC&pg=PA128. посет. 13 ноември 2010 г. 
  11. Assembly of β-barrel proteins into bacterial outer membranes. „Biochimica et Biophysica Acta“ том  1843 (8): 1542–50. doi:10.1016/j.bbamcr.2013.10.009. PMID 24135059. 
  12. Baker, James Alexander; Wong, Wing-Cheong; Eisenhaber, Birgit; Warwicker, Jim; Eisenhaber, Frank (2017 г). Charged residues next to transmembrane regions revisited: “Positive-inside rule” is complemented by the “negative inside depletion/outside enrichment rule”. „BMC Biology“ том  15 (1): 66. doi:10.1186/s12915-017-0404-4. http://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-017-0404-4. 
  13. 13,0 13,1 Daley, D. O.; Rapp, M; Granseth, E; Melén, K; Drew, D; von Heijne, G. Global topology analysis of the Escherichia coli inner membrane proteome. „Science“ том  308 (5726): 1321–3. doi:10.1126/science.1109730. PMID 15919996. 

Надворешни врскиУреди

ОрганизацииУреди

Бази на податоци за мембрански белковиниУреди