Белок-липидное взаимодействие - Protein–lipid interaction

Белок-липидное взаимодействие это влияние мембранные белки на липид физическое состояние или наоборот.

Вопросы, относящиеся к пониманию структура и функция мембраны: 1) Связываются ли внутренние мембранные белки с липидами (см. кольцевая липидная оболочка ), а какова природа прилегающего к белку слоя липидов? 2) Оказывают ли мембранные белки дальнодействующие эффекты на порядок или динамику мембранных липидов? 3) Как липиды влияют на структуру и / или функцию мембранных белков? 4) Как сделать белки периферической мембраны которые связываются с поверхностью слоя, взаимодействуют с липидами и влияют на их поведение?

Связывание липидов с белками внутренней мембраны в бислое

Крупные исследовательские усилия включают подходы, позволяющие узнать, имеют ли белки сайты связывания, специфичные для определенных липидов, и можно ли считать комплексы белок-липид долгоживущими, порядка времени, необходимого для оборота типичного фермент, то есть 10−3 сек. Теперь это известно благодаря использованию 2H-ЯМР, СОЭ, и флуоресцентный методы.

Для измерения относительного сродства липидов, связывающихся со специфическими мембранными белками, используются два подхода. Они включают использование аналогов липидов в восстановленных фосфолипид пузырьки содержащий интересующий белок: 1) Спин-маркированный фосфолипиды ограничены движением, когда они соседствуют с мембранными белками. Результат - компонент в Спектр ЭПР который расширен. Экспериментальный спектр может быть проанализирован как сумма двух компонентов: быстро колеблющегося вида в «основной» липидной фазе с резким спектром и двигательно ограниченный компонент, прилегающий к белку. Денатурация мембранных белков вызывает дальнейшее расширение спектра спиновых меток ESR и проливает больше света на взаимодействия мембранных липидов и белков. [1]2) спин-маркированные и бромированный производные липидов способны подавлять внутреннюю флуоресценцию триптофана мембранных белков. Эффективность тушения зависит от расстояния между производным липида и флуоресцентными триптофанами.

Нарушения липидного бислоя из-за присутствия белков латеральной мембраны

Наиболее 2Эксперименты H-ЯМР с дейтерированными фосфолипидами демонстрируют, что присутствие белков мало влияет на порядок параметр липидов в бислое или липидов динамика, как измерено временами релаксации. Общее мнение, полученное в результате экспериментов ЯМР, таково: 1) скорость обмена между граничными и свободными липидами быстрая, (107 сек−1), 2) что на параметры порядка связанного липида практически не влияет его соседство с белками, 3) что динамика ацильная цепь переориентации лишь немного замедляются в частота диапазон 109 сек−1, и 4) что ориентация и динамика полярных головных групп точно так же не затрагиваются каким-либо существенным образом из-за их прилегания к трансмембранные белки. Спектр 13C-ЯМР также дает информацию о специфических липидно-белковых взаимодействиях биомембран. [2]

Недавние результаты с использованием немеченых оптических методов, таких как Двойная поляризационная интерферометрия которые измеряют двойное лучепреломление[3](или порядок) внутри липидных бислоев были использованы, чтобы показать, как взаимодействия пептидов и белков могут влиять на порядок бислоя, в частности, демонстрируя ассоциацию в реальном времени с двухслойной и критической концентрацией пептида, после которой пептиды проникают и нарушают порядок бислоя.[4]

Динамика остова и твердой цепи мембранных белков

Твердотельный ЯМР Эти методы могут дать подробную информацию о динамике отдельных аминокислотных остатков в мембранном белке. Однако для этих методов могут потребоваться большие количества (100–200 мг) изотопно-меченых белков, и они наиболее информативны при применении к небольшим белкам, где возможно определение спектроскопии.

Связывание белков периферической мембраны с липидным бислоем

Много белки периферической мембраны связываются с мембраной в первую очередь за счет взаимодействия с интегральные мембранные белки. Но существует разнообразная группа белков, которые напрямую взаимодействуют с поверхностью липидный бислой. Некоторые, например основной белок миелина, и спектрин имеют в основном структурные роли. Номер вода белки могут связываться с поверхностью бислоя временно или в определенных условиях.

Процессы неправильной укладки, обычно обнажая гидрофобные области белков, часто связаны со связыванием с липидными мембранами и последующей агрегацией, например, во время нейродегенеративные расстройства, нервный стресс и апоптоз.[5]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Яшрой, Ракеш гр. (1991). «Тепловая денатурация белков и изучение липид-белковых взаимодействий мембран с помощью спиновой метки СОЭ». Журнал биохимических и биофизических методов. 22 (1): 55–59. Дои:10.1016 / 0165-022X (91) 90081-7.
  2. ^ Яшрой, Ракеш К. (1991). «13C-ЯМР исследования взаимодействий мембранных липидов с белками при денатурации белков при нагревании». Журнал биохимических и биофизических методов. 23 (3): 259–261. Дои:10.1016 / 0165-022X (91) 90019-S.
  3. ^ Алиреза Машаги и др. «Оптическая анизотропия поддерживаемых липидных структур, исследованная с помощью волноводной спектроскопии, и ее применение для изучения кинетики образования поддерживаемого липидного бислоя» Анальный. Chem., 80 (10), 3666–3676 (2008)
  4. ^ Ли, Цзун-Сянь; Хенг, Кристина; Суонн, Маркус Дж .; Геман, Джон Д .; Сепарович, Фрэнсис; Агилар, Мари-Изабель (2010). «Количественный анализ разупорядочения липидов под действием ауреина 1.2 в режиме реального времени во время адсорбции, дестабилизации и лизиса мембраны». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биомембраны. 1798 (10): 1977–1986. Дои:10.1016 / j.bbamem.2010.06.023.
  5. ^ Сангера, Нариндер; Суонн, Маркус Дж .; Ронан, Джерри; Пинейро, Тереза ​​Дж. Т. (2009). «Понимание ранних событий в агрегации прионного белка на липидных мембранах». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биомембраны. 1788 (10): 2245–2251. Дои:10.1016 / j.bbamem.2009.08.005.

дальнейшее чтение

  • Роберт Б. Геннис. «Биомембраны, молекулярная структура и функции». Springer Verlag, Нью-Йорк, 1989.
  • Х. Л. Скотт, младший и Т. Дж. Коу. «Теоретическое исследование липид-белковых взаимодействий в бислоев». Biophys J., 1983, июнь; 42 (3): 219–224.