1. Előadás Membránok felépítése, mebrán raftok
Plazmamembrán Membrán funkciói: • sejt integritásának fenntartása • állandó hő, energia, és információcsere biztosítása • homeosztázis biztosítása
Klasszikus folyadékmozaik model
Mozgások a membránban: Flip-flop: lipid molekula egyik rétegből a másikba ugrása, termodinamikailag nem kedvezményezett kb. havonta egyszer Laterális diffúzió: membrán kétdimenziós síkjában elmozdulás, kb 2 μm/sec sebességgel Rotáció: a molekula saját tengelye körül forog ≈109 sec-1
Fluiditás: Összetétel: rövidebb és telítetlen zsírsavakat tartalmazó membránoknak alacsonyabb a fagyáspontjuk, mert a rövidebb és merevebb láncok között gyengébbek a Van der Waals erők,
Koleszterin: A koleszterin membránra gyakorolt hatása függ a koleszterinnek a lokális koncentrációjától, a körülötte lévő lipidek és proteinek mennyiségétől és minőségétől. A koleszterin telítetlen zsírsavak esetén csökkenti, míg telített zsírsavak esetén növeli a membrán fluiditását.
Miért lényeges a fluiditás? • Fluiditásnak alapvető szerepe van a membránfolyamatokban • Élő sejtben a membrán nem egységes: különböző területei ugyanazon pillanatban más és más permeabilitási, mozgékonysági, folyékonysági, vastagsági és összetételi állapotban vannak • Membrán állapota külső és belső jelek hatására folyamatosan változnak
Membánok összetétele: Foszfolipidek: foszfatidil-szerin foszfatidil-kolin foszfatidil-etanolamin és foszfatidil-inozit Szfingolipidek: szfingomielin
Koleszterol Integráns és perifériás membránfehérjék Szénhidrátok
Lipid raft modell (lipid tutajok) • A membránokban a lipidek egyedi, a sejtfunkció szempontjából optimális kombinációban helyezkednek el. • A plazmamembránt építő lipidek és fehérjék magas fokú lokális rendezettsége jellemző, raftoknak a strukturált szerkezetű, telített lipidekben, koleszterinben, szfingolipidekben és proteinekben gazdag, alacsony sűrűségű membrán doméneket nevezik. • A lipid raftokat folyadékfázisú rendezettség jellemzi (Lo rendezett fázis), szemben a membrán más részeivel (Ld rendezetlen fázis). • Egy-egy adott sejtben egyszerre számos (kialakuló, leépülő, fuzionáló) lipid raft létezik minőségileg és mennyiségileg eltérő protein és lipid tartalommal.
http://publications.nigms.nih.gov/insidethecell/chapter2.html
Koleszterolban és szfingomielinben gazdag lipid raft. Egyes fehérjék kizárólag raftokhoz asszociálva fordulnak elő. Fuiditás, membrán mozgások a rafton kívül és belül eltérnek.
http://multimedia.mcb.harvard.edu/anim_innerlife.html
Raftokhoz asszociálódó fehérjék: GPI: glikofoszfatidil-inozitolon keresztül a membránhoz horgonyzott proteinek (kívülről). Álomkór kórokozója (Trypanosoma brucei) is GPI horgonyzó fehérjén kapcsolódik a sejtmembránhoz Src-tyrozin kinázok (Lck, Fyn and Lyn) belülről Koleszterol-kötő fehérjék: caveolin, hedgehog egyedfejlődés korai szakaszát szabályozó fehérjék csoportja; heterotrimeric G proteins foszfolipid kötő fehérjék: annexin: membrán hajtogatás, vezikula transzport, endo- és exocitózis, Ca2+ csatorna formálás
Raftok szerepe: • szignáltranszdukciós folyamatokban, • szekrécióban/endocitózisban, • patogén kórokozók inváziójában/felvételében, • apoptózisban, • a koleszterin és glükóz felvétel szabályozásban, • a membrán proteinek szelekciójában és szállításában, • a kalcium homeosztázis szabályozásában, • a membrán vízcsatorna aquaporinok szabályozásában
Membárnok szerepe az életfolyamatokban http://www.matud.iif.hu/2010/09/06.htm
Alapvető életfolyamatok membránokkal határolt terekben vagy membránokhoz kötötten folynak. • A membránok adott lipid- és fehérjeösszetételnél tudják biztosítani a jelátviteli folyamatok optimális működését. • Élőlények a lipidalkotórészek megválasztásával alkalmazkodnak a különböző környezeti tényezőkhöz: változó testhőmérsékeltű állatok a külső hőmérséklethez telített ill telítetlen zsírsavak beépítésével
• Osztódó és nem osztódó sejtek membránja eltérő. • Vándorló vagy kapcsolatokat kialakító sejtek membránja eltérő • Térkitöltése egyes lipideknek eltérő: membrán görbületek kialakítása: kaveolák
Lipidek szerpep különböző patológiás folyamatokban: • Számos
baktérium
a
lipidtutajokon
keresztül
jut
be
a
megfertőzendő sejtbe, sőt bizonyos vírusok, mint a HIV, influenza vagy az Ebola vírus raft-lipidekkel fedik be magukat. • Lipidek metabolizmussal membrán le és felépüléssel kapcsolatos kórképek: Alcheimer kór • Metabolikus túlterhelés során lipidtoxocitás alakulhat ki: kettes típusú diabétesz lehetséges oka
Lipidek szerepe a gyógyászatban Disgnosztika: cukorbetegekre és helyesen kezelt cukorbetegekre jellemző membránalkotók detektálása Gyógyszerezisztencia megszüntetése: egyes rákos betegeknél és Alcheimer kórban omega3 zsírsavak kedvező adjuváns hatása A sejtekbe raftokon keresztül bejütő vírusfertőzésnél raftok képződés modulációjával gátolható a fertőzés kolesztero elleni antitestek bevetésével
