Back to chapter

5.9:

ارتباطات البروتينات

JoVE Core
Biology
This content is Free Access.
JoVE Core Biology
Introduction to Membrane Proteins

Languages

Share

تُعد البروتينات في الغشاء الخلوي جوهرية لعمل الخلايا بشكل طبيعي،وتندرج بروتينات الغشاء تحت فئتين رئيسيتين. البروتينات المدمجة تدخل بالكامل أو جزئياًخلال الغشاء،أو في بعض الحالات،تلتصق بشدة ببروتين مدمج آخر. أما البروتينات السطحية،فلا تعبر الغشاء،بل ترتبط بالغشاء عبر تفاعلات أضعف مع البروتينات المدمجة.عادة ما تكون البروتينات المدمجة جزيئات متقابلة الزمر. أي أنها تحتوي على حقول مسترطبة تنجذب إلى الماء،وحقول كارهة للماء ولا تنجذب إليه. الحقول المسترطبة للبروتينات المدمجة تدور نحو الجزء الخارجي من الغشاء الخلوي،تواجه إما السيتوبلازما داخل الخلية أو السائل الخارجي للخلية على الجزء الخارجي،بينما تتواجد الحقول الكارهة للماء بنسب تقريبية مع الذيول الدهنية للخلايا الشحمية ثنائية الطبقة.البروتينات المتنقلة غشائياًوهي نوع من البروتينات المدمجة التي تمتد على كامل الغشاء الخلوي،غالباًما تلعب دوراًمهماًفي نقل الجزئيات أو الأيونات عبر الغشاء،أو كمستقبلات تطلق إشارات منتظمة داخل الخلية. كمية البروتينات التي تمر عبر الغشاء قد تكون لولب ألفا واحداًأو لولب ألفا متعدداًأو برميل بيتا أكبر يحتوي على مسم واحد. وبعض البروتينات تمتلك أيضاًسلسلة دهنية تساعد على التثبت على الغشاء.تتفاعل البروتينات السطحية مع الغشاء عبر الاتصال بالبروتينات المدمجة أو عبر الاتصال بالجسيمات الأخرى الموجودة في الغشاء. غالباًما تلعب دوراًمهماًفي إطلاق الإشارات داخل الخلية،لذا تحتاج إلى فك الارتباط بسهولة من أجل تنفيذ وظائفها.

5.9:

ارتباطات البروتينات

غشاء الخلية _ أو غشاء البلازما _ هو منظر طبيعي دائم التغير. يوصف بأنه فسيفساء سائل حيث يتم تضمين العديد من الجزيئات الكبيرة في طبقة ثنائية الفوسفوليبيد. من بين الجزيئات الكبيرة البروتينات. يختلف محتوى البروتين باختلاف أنواع الخلايا. على سبيل المثال ، تحتوي الأغشية الداخلية للميتوكوندريا على ٧٦٪ تقريباً ، بينما يحتوي المايلين على ~ ١٨٪ محتوى بروتين. تحتوي الخلايا الفردية على العديد من أنواع البروتينات الغشائية _ تحتوي خلايا الدم الحمراء على أكثر من ٥٠ _ وأنواع مختلفة من الخلايا تحتوي على مجموعات بروتينات غشائية مميزة.

بروتينات الغشاء لها وظائف واسعة النطاق. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون قنوات أو ناقلات تنقل المواد أو الإنزيمات ذات الأدوار الأيضية أو المستقبلات التي ترتبط بالنواقل الكيميائية.

مثل الدهون الغشائية ، تحتوي معظم بروتينات الغشاء على مناطق محبة للماء (محبة للماء) ومناطق كارهة للماء (خائفة من الماء). تتعرض المناطق المحبة للماء للمحلول الذي يحتوي على الماء داخل الخلية أو خارج الخلية أو كليهما. بينما تواجه المناطق الكارهة للماء ذيول الفوسفوليبيد الكارهة للماء داخل طبقة الغشاء الثنائية.

يمكن تصنيف البروتينات الغشاء من خلال ما إذا كانت مدمجة (متكاملة) أو مرتبطة غشاء الخلية (طرفية).

معظم البروتينات المتكاملة عبارة عن بروتينات عبر الغشاء ، والتي تعبر كل من طبقات الفسفوليبيد ، والتي تغطي الغشاء بأكمله. تمتد مناطقها المحبة للماء من جانبي الغشاء ، وتواجه العصارة الخلوية من جانب والسائل خارج الخلية من الجانب الآخر. تتكون مناطقها الكارهة للماء من مجموعات أحماض أمينية ملفوفة (حلزونات ألفا أو اسطوانات بيتا). ترتبط البروتينات الأحادية المتكاملة بجانب واحد فقط من الغشاء.

لا يتم ادماج البروتينات المحيطية في طبقة ثنائية الفوسفوليبيد ولا تمتد إلى لبها الكارهة للماء. بدلاً من ذلك ، فإنها تلتصق مؤقتاً بالأسطح الخارجية أو الداخلية للغشاء ، وترتبط ببروتينات متكاملة أو فوسفوليبيدات.

غالباً ما تحمل بروتينات الغشاء التي تمتد من السطح الخارجي للخلية سلاسل الكربوهيدرات ، وتشكل البروتينات السكرية. تسهل بعض البروتينات السكرية التعرف على الخلايا الخلوية من خلال العمل كـ ”علامات تعريف“ يمكن التعرف عليها بواسطة بروتينات غشاء الخلايا الأخرى.

Suggested Reading

  1. Vinothkumar, K.R., Henderson, R. Structures of Membrane Proteins. Quarterly Reviews of Biophysics. 43 (1), 65-158 (2010).
  2. Ferris, S.P., Kodali, V.K., Kaufman, R.J. Glycoprotein Folding and Quality-Control Mechanisms in Protein-Folding Diseases. Disease Models & Mechanisms. 7 (3), 331-341 (2014).
  3. Lomize, A.L, Pogozheva, I.R. Lomize, M.A., Mosberg, H.I. The Role of Hydrophobic Interactions in Positioning of Peripheral Proteins in Membranes. BMC Structural Biology. 7, 44 (2007).