Documente online.
Username / Parola inexistente
  Zona de administrare documente. Fisierele tale  
Am uitat parola x Creaza cont nou
  Home Exploreaza
Upload


loading...

















































Modele structural functionale membranare

biologie












ALTE DOCUMENTE

Test scris la Biologie
Digestia si absorbtia proteinelor
Proprietatile proteinelor
INSECTE
Cele mai grozave sapatoare de galerii:ramele
AMINO-ACIZI, PROTEINE, MONOZAHARIDE SI VIATA
SENSIBILITATEA LUMII VEGETALE ESTE O REALITATE?
ANALIZATORUL VIZUAL
“Tehnologia” propagarii impulsului neuronal
SOLUL CA MEDIU DE EXISTENTA PENTRU MICROORGANISME

Modele structural functionale membranare


Organizarea structurala a membranei eritrocitare:

Lipidele membranei eritrocitare:


. Reprezentarea schematica a asimetriei lipidelor de la nivelul membranei eritrocitare cu mentionarea repartitiei acizilor grasi [1]

Fig.3 Distributia simetrica a fosfolipidelor intre monostratul intern si cel extern membranar la nivelul membranei plasmatice eritrocitare. Determinarea distributiei fosfolipidelor a fost determinata prin tratarea celulelor intacte cu fosfolipaza C care nu poate ajunge la lipidele din monostratul intern, dar lizeaza „capul” lipidelor din nonostratul extern. Proportia de „capuri” lizate pot duce la estimarea fractiilor pentru fiecare tip de lipid din monostratul extern.[2]



Fig.4 Reprezentarea structurala simplificata a antigenelor ABO de grup sanguin de la suprafata eritrocitara. Linia dubla reprezinta stratul bilipidic al membranei, iar liniile intrerupte glicolipidele sau glicoproteinele: cele 4 hexagoane hasurate reprezinta moleculele de glucide ( se observa ca L- Fucoza este glucidul dominant al antigenului H; N-acetil galactozamina, al antigenului A; iar D- Galactoza al antigenului B [1]



Acumularea de lizofosfolipide la nivelul membranei eritrocitare, sub actiunea unei fosfolipaze endogene, sau a incorporarii acestora din plasma sanguina prin schimb pasiv, poate conduce la modificari de forma, permeabilitate si fragilitate osmotica.




Proteinele din membrana eritrocitara.


Fig.5 Analiza electroforetica a proteinelor membranare eritrocitare. Probele sunt analizate prin colorare Coomaissie dupa electroforeza in gel poliacriamida. A. Membrana eritrocitara, B. Membrana depletata de Spectrina, C. Spectrina purificata, D. Membrana depletata de spectrina dupa digestie cu chemotripsina care contine fragmente de 72kDa, 42 kDa, 30 kDa , E. Fragment de 72kDa purificat, membrana eritrocitara din celule tratate cu chimotrimpisa care contin fragmente de banda 3. [8]









Glicoproteinele „majore', PAS 1—PAS 4, suficient de abundente pentru a fi puse in evidenta, au o structura generala. Comparabila. Partea lor glucidica proiemina exclusiv pe fata externa a membranei. Partea protieica traverseaza membrana si se ,,ancoreaza' in citoplasma. Lanturile oligozaharidice sunt legate de lantul polipeptidic, cel mai frecvent, la nivelul reziduurilor de serina sau treonina, mai rar la nivelul asparaginei ori, exceptional, la reziduurile cistinei.[1]

PAS-1 si PAS-2 reprezinta 75% din totalitatea glicoproteinelor si sunt doua forme interconvertibile ale aceleiasi molecule, PAS-2 reprezentand monomerul, iar PAS-1 dimerul. Dimerizarea PAS-2 in forma PAS-1 este datorata. probabil, interactiunii hidrofobe noncovalente intre segmentele lanturilor polipeptidice .In membrana, glicoforina ar exista sub forma de dimer. Glicoproteina PAS-3 are o compozitie in glucide apropiata de cea a glicoforinei 1 dar, desi traverseaza membrana, nu apare intotdeauna pe fata interna. De asemenea, PAS-3 poate agrega pentru a forma dimeri .In ceea ce priveste PAS-4, apare ca un heterocomplex, constand din sialoglico-proteina majora (PAS-1) si PAS-3 .[1]

Glicoforina A (PAS-1) este proteina intrinseca membranara cel mai bine cunoscuta structural. Constituita dintr-un singur lant polipeptidic alcatuit din 131 aminoacizi, ea poate fi extrasa din membrana cu solvent! orga-nici. Un atac tripsinic conduce la izolarea a doua. fragmente, un fragment in-solubil in mediu apos si un fragment solubil purtand totalitatea glucidelor din proteina, care reprezinta 60% din masa glicoproteinei. Un fragment solubil de compozitie similara este obtinut prin atac tripsinic al eritrocitului intreg. Experimente de marcare chimica. sau imunochimica si prin microscopie electronica au relevat ca glicoforina A este constituita din 3 domenii: 1) regiunea N-terminala, continand toate subunitatile glucidice, este localizata pe fata externa a membranei; 2) regiunea mediana, hidrofoba, incorporata. in dublul strat lipidic al membranei; 3) regiunea C-terminala, continand lanturi laterale polare si ionizate, etalata. pe fata interna a membranei .[1]

Glicoforina este prima proteina intrinseca a membranei a carei secventa a fost determinata .Analiza globala procentuala. a compozitiei in aminoacizi a proteinelor intrinseci nu a permis punerea in evidenta a unor diferente semnificative in raport cu compozitia proteinelor globulare solubile. Dimpotriva, dupa. precizarea secventei au fost observate diferente importante. Astfel, s-a constat ca. glicoforina A prezinta, in lantul polipeptidic o distributie neomogena. a acizilor aminati cu resturi hidrofile si hidrofobe. Glicoforina contine intre regiunile N si C terminale mult mai hidrofile, o secventa. Alcatuita din 21 aminoacizi hidrofobi. Aceasta secventa. are exact lungimea necesara. pentru traversarea stratului dublu lipidic.

Segmentul hidrofob, obtinut prin actiunea tripsinei asupra moleculei intregi, poate fi solubilizat cu detergenti. Studiul prin dicroism circular, care permite detectarea structurilor secundare ale proteinelor, arata. ca aceasta portiune a lantului polipeptidic adopt a. o structura a-elicoidala.. Formarea unei structuri secundare ordonate, intr-un mediu hidrofob, este un factor favorabil din punct de vedere energetic. [1]

Citoscheletul membranei eritrocitare

Una dintre consecintele cele mai pozitive ale extraordinarei „disectii' moleculare la care este supusa membrana eritrocitara consta. in demonstrarea existentei indisputabile a citoscheletului. Proteinele implicate in constituirea acestui ansamblu molecular nu formeaza, stricto-senso, un citoschelet, deoarece ele nu patrund in intreaga masa. citoplasmatica, asa cum se intampla in cazul altor celule. Citoscheletul eritrocitar este o retea flexibila situata in imediata vecinatate a membranei eritrocitare, pe care o sustine. Pentru a marca aceasta. particularitate se prefera desemnarea sa sub termenul de schelet al membranei.[1]







Fig.7 Membrana eritrocitara. Model care include proteinele majore membranare eritrocitare: α si β spectrina, ankirina, banda 3, 4.1 (proteina 4.1), 4.2 (proteina 4.2), actina, si GP (glicoforina).[3]

Scheletul membranar eritrocitar consta intr-o retea de proteine care se asociaza cu suprafata interna membranara, conferind in acest fel o integritate structurala si fexibilitate remarcabila hematiilor circulante. Spectrina este componentul major al acestei retele submembranare. Unitatea de baza a spectrinei este un heterodimer format parte langa parte, prin asocierea antiparalela a unei subunitati alfa (280kDa) si o subunitate beta (246kDa).[1,9,26] Asocierea cap la cap a dimerilor formeaza tetrameri, forma predominanta sub care spectrina se gaseste in scheletul membranar. Acesti tetrameri trec pe langa filametele scurte de actina, aceasta asociere fiind modulata de banda 4.1. Astfel se formeaza o retea bidimensionala submembranara. Alte proteine de asociere mai sunt ankirina, adducina calmodulina, tropomiozina si banda 4.9. Microscopia electronica a dimerilor de spectrina ne pune in evidenta asocieri relativ puternice laterale si mai slabe central de circa 100 nm. in contrast in situ acesti dimeri sunt de doar 30 nm. Aceasta abilitate a moleculei de spectrina de a se scurta si lungi este atribuite unei serii de 106 reziduuri identificate pe o secventa peptidica partiala omologa atat pentru subunitatea alfa cat si pentru beta. Analiza motivelor conformationale ale spectrinei, folosind proteine recombinate a stabilit ca punct de plecare a organizarii spectrinei aproximativ pozitiile 26-30, recent determinate prin analiza segmentului al 14-lea spectrinei alfa pentru Drosophila, care a confirmat segmentul de 106 reziduuri ca motiv initial in realizarea structurii secundare a spectrinei. Studiile anterioare referitoare la asocierea unitatii alfa si beta folosind o digestie medie cu tripsina a separat spectrina in peptide de dimensiunii intermediare, reproductibile. Studiile de High performance liquid cromatography (HPLC) in gel au reusit sa analizeze asocierea peptidelor lizate cu subunitatile complementare de spectrina. Astfel s-a pus in evidenta ca ansamblul dimeric apare foarte rapid (in cateva secunde) si aceasta dimerizare necesita o regiune specifica la sfarsitul subunitatii reprezentate de domeniul triptic aV si bVI.[26] Aceste domenii triptice includ toate sau aproape toate segmentele repetitive a19-21 si b1-4. Interactiunea acestor regiuni este aparent primul pas in realizarea ansamblului dimeric, care este urmata de o asociere subsecventa a motivelor aditionale a si b. O mutatie in aceasta regiune a fost identificata, alela alfa LELY(este o alela cu expresie redusa a genei pentru alfa spectrina [25]) afecteaza asamblarea dimerilor. Cand aceasta mutatie este prezenta impreuna cu mutatia specifica eliptocitozei, simptomele eliptocitozei sunt reduse sau atenuate atata timp cat mutatia alelei LELY va duce la scaderea incorporarii lanturilor mutate la nivelul membranei. In contrast mutatiile eliptocitozei pe alela opusa alfa LELY initiaza incorporarea subunitatii mutate la nivelul membranei.[25]

In modelul citoscheletului membranar un rol dinamic il joaca si actina. Actina eritrocitara este similara cu actina musculara ca si greutate, posibilitate de a polimeriza in filamente groase de 90A, atasarea la meromiozina grea si stimularea activitatii miozin ATP-azice. Forma sub care aceasta se afla la nivelul scheletului membranar este sub forma F, compusa din 30 de monomeri, alcatuind un lant dublu elicoidal de cate 15 monomeri. In acest caz filamentele , sunt scurte de circa 25 nm.. Au fost extrase din „fantomele eritrocitare”, dupa stabilizare cu faloidina, filamente care pot contine 30-60 de monomeri, cu o lungime de peste 100nm, comparabila cu cea a spectrinei.[1] Complexul spectrina, F-actina si banda 4.1 este esential pentru stabilitatea si elasticitatea membranara. Importanta proteinei 4.1R a fost demonstrata prin alterarile eritrocitare observate la pacientii care aveau lipsa banda 4.1. Eritrocitele deficiente in banda 4.1 adopta o forma eliptica ce caracterizeaza o membrana instabila. Rolul cheie al 4.1R rezulta din multiplele interactii proteina-proteina: in lateral cu reteaua de spectrina si actina si pe vertical cu domeniile transmembranare ale glicoforinei C (GPC), banda 3 (AE1- anion exchager 1), si CD 44. Banda 4.1R initiaza formarea complexului cuaternar cu GPC si p55 prin intermediul domeniului membranar de legatura de 30kDa. Plecand de la structura primara a izoformei de 80kDa a proteinei 4.1 R sau identificat numeroase situsuri de legare pentru „parteneri”. Alte legaturi au fost propuse bazandu-se atat pe structura cat si pe functie, cum este cazul domeniului N-terminal de 30kDa al bandei.4.1 responsabil de legatura cu proteinele transmembranare. O alta caracteristica este asocierea Ca2+ calmodulina, care joaca, se pare, un rol critic in legarea proteinei 4.1 cu diferiti parteneri.[27]

De asemenea s-a pus in evidenta atasarea spectrinei de o proteina din banda 2.1,denumita ankirina sau sideina. Ankirina este o proteina globulara, de 200 kDa, si nu este considerata a fi component al citoscheletului, dar fiind legata de banda 3, putem spune ca joaca un rol in ancorarea citoscheletului la nivelul membranei. Mutatii care duc la deteriorarea legaturii ankirina banda 3 , duc la aparitia de anormalitati morfologice si mecanice eritrocitare [1,28]

In ultima perioada se descriu noi proteine, cum este cazul dematinei, implicate in legarea actinei la complexul scheletului membranar eritrocitar. Aceasta legatura este reversibila si reglata de fosforilarea la capatul C-terminal (head piece domain- DHP). Acest DHP este un capat terminal de tipul vilina care contine situsuri de legare pentru actina, de asemenea o ansa N-terminala si un alfa helix C-terminal, care pot fi fosforilate la Ser74. structura evidentiata prin spectroscopie NMR a structurii mutante Ser74 la Glu, mimeaza structura DHP fosforilat. Sarcina negativa de la Ser74 nu altereaza conformatia subdomeniului C-terminal, dar atrage capatul N-terminal , astfel se reduce mobilitatea ansei N-terminale. Cu alte cuvinte fosforilarea DHP este un punct de control de tip „switch” a legari dematine la actina. [29]

In structura actuala a scheletului membranar eritrocitar se considera ca reteaua de spectrina este simetric hexagonala.[30] Totusi defecte tranzitorii si locale pot apare in retea fie activate termic, fie chimic (ATP). Cel mai simplu defect este disocierea unui capat al unui filament de spectrina din nodul de retea, unde filametele de actina servesc ca legatura. Gradul de energie apropiat de legatura spectrinei cu actina (unde intervine si proteina 4.1) este in jurul valorii de 5kCal/mol, ceea ce poate duce la disocieri spontane induse termic. De asemenea consumul de ATP poate promova disocierea prin fosforilare a proteinei 4.1[31]




loading...











Document Info


Accesari: 2164
Apreciat:

Comenteaza documentul:

Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta


Creaza cont nou

A fost util?

Daca documentul a fost util si crezi ca merita
sa adaugi un link catre el la tine in site

Copiaza codul
in pagina web a site-ului tau.




Coduri - Postale, caen, cor

Politica de confidentialitate

Copyright © Contact (SCRIGROUP Int. 2019 )