Мембрански белковини

класа белковини

Мембранските белковини (белковини) 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 белковини се класифицирани во две групи; трансмембрански белковини, кои се протегаат низ целиот мембрански двослој, и интегрални монотопични белковини, кои се поврзани само со едната страна на мембраната. Мембранските белковини се чест вид на белковини, заедно со водорастворливите глобуларни белковини, фибриларните белковини и интринзично неструктурираните белковини.[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 белковини.[5][6]

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

Во споредба со другите класи на белковини, определувањето на структурата на мембранските белковини 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 белковини: 1. еден трансмембрански α-завојница (битопичен мембрански протеин) 2. политопичен трансмембрански α-завоен 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 белковини 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 белковини и клеточната мембрана: 1. интеракција со амфипатична α-завојница, паралелна со рамнината на мембраната (порамнета мембранска завојница) 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 белковини со комбинација на хидрофобни, електростатски, и други не-ковалентни интеракции. Периферни белковини дисоцираат по третман со поларен реагенс, како раствори со покачена pH вредност или високи концентрации на соли.

Интегралните и периферните белковини можат да бидат пост-транслационо изменети, 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 белковини кои се вклучени во апоптозата, некогаш се сметаат за посебна категорија. Овие белковини 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 белковини се смета дека се мембрански белковини. На пример, околу 1000 од ~4200 белковини на E. coli се смета дека се мембрански белковини.[13] Мембранската локализација е потврдена за повеќе од 600 од нив, по експериментален пат.[13] Локализацијата на белковините во мембраните може да се предвиди многу сигурно со користење на анализи за хидрофобност на белковинските секвенци, односно локализацијата на секвенците на хидрофобните аминокиселини.

ПоврзаноУреди

НаводиУреди

  1. „Amphitropic proteins: regulation by reversible membrane interactions (review)“. Mol. Membr. Biol. 16 (3): 217–235. 1999. doi:10.1080/096876899294544. PMID 10503244.
  2. Alenghat, Francis J.; Golan, David E. (2013). „Membrane Protein Dynamics and Functional Implications in Mammalian Cells“. Current Topics in Membranes. Current Topics in Membranes. 72: 89–120. doi:10.1016/b978-0-12-417027-8.00003-9. ISBN 9780124170278. PMC 4193470. PMID 24210428.
  3. Andreeva, A (2014). „SCOP2 prototype: a new approach to protein structure mining“. Nucleic Acids Res. 42 (Database issue): D310–4. doi:10.1093/nar/gkt1242. PMC 3964979. PMID 24293656.
  4. „How many drug targets are there?“. Nat Rev Drug Discov. 5 (12): 993–6. December 2006. doi:10.1038/nrd2199. PMID 17139284.
  5. Krogh, A.; Larsson, B. R.; Von Heijne, G.; Sonnhammer, E. L. L. (2001). „Predicting transmembrane protein topology with a hidden markov model: Application to complete genomes“. Journal of Molecular Biology. 305 (3): 567–580. doi:10.1006/jmbi.2000.4315. PMID 11152613.
  6. 6,0 6,1 Liszewski, Kathy (1 October 2015). „Dissecting the Structure of Membrane Proteins“. Genetic Engineering & Biotechnology News (paper). 35 (17): 1, 14, 16–17. doi:10.1089/gen.35.17.02.
  7. Almén, M.; Nordström, K. J.; Fredriksson, R.; Schiöth, H. B. (2009). „Mapping the human membrane proteome: A majority of the human membrane proteins can be classified according to function and evolutionary origin“. BMC Biology. 7: 50. doi:10.1186/1741-7007-7-50. PMC 2739160. PMID 19678920.
  8. Yibin, Lin (2013). „The substitution of Arg149 with Cys fixes the melibiose transporter in an inward-open conformation“. Biochimica et Biophysica Acta. 1828 (8): 1690. doi:10.1016/j.bbamem.2013.03.003.
  9. Von Heijne, G. (2006). „Membrane-protein topology“. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 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. Посетено на 13 November 2010.
  11. „Assembly of β-barrel proteins into bacterial outer membranes“. Biochimica et Biophysica Acta. 1843 (8): 1542–50. 2014. doi:10.1016/j.bbamcr.2013.10.009. PMID 24135059.
  12. Baker, James Alexander; Wong, Wing-Cheong; Eisenhaber, Birgit; Warwicker, Jim; Eisenhaber, Frank (2017). „Charged residues next to transmembrane regions revisited: "Positive-inside rule" is complemented by the "negative inside depletion/outside enrichment rule". BMC Biology. 15 (1): 66. doi: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 (2005). „Global topology analysis of the Escherichia coli inner membrane proteome“. Science. 308 (5726): 1321–3. doi:10.1126/science.1109730. PMID 15919996.

Надворешни врскиУреди

ОрганизацииУреди

Бази на податоци за мембрански белковиниУреди