BIOFIZIKA 2012 – 10 – 08 Membránok
Liliom Károly MTA TTK Enzimológiai Intézet
[email protected]
A biofizika előadások temaKkája • • • • • • • • •
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
• • • • •
10. 11. 12. 13. 14.
09-‐03 Biofizika: fizikai szemlélet, modellalkotás, biometria 09-‐10 SZÜNET 09-‐17 Az érzékelés biofizikája 09-‐24 Mikrostruktúrák 10-‐01 Zárthelyi dolgozat 1 10-‐08 Sejtmembránok, modellmembránok, transzpor6olyamatok 10-‐15 Lipid-‐lipid és lipid-‐fehérje kölcsönhatások 10-‐27 szombat Jelátvitel, szabályozási rendszerek 10-‐29 Zárthelyi dolgozat 2 11-‐05 Metodika-‐1: Morfológia, lokalizáció, kölcsönhatás (mikroszkópia) 11-‐12 Metodika-‐2: Szerkezetmeghatározás (krisztallográfia, NMR, CD) 11-‐19 Metodika-‐3: Kölcsönhatás és szerkezet jellemzése: spektroszkópia 11-‐26 Metodika-‐4: Kölcsönhatások valósidejű követése: SPR, QCM 12-‐03 Zárthelyi dolgozat 3 Pótzárthelyi -‐ 2012. 12. 11. 10h-‐12h
Biofizika, 2012, Liliom Károly
2
Biológiai membránok jelentősége
A sejeket határoló plazmamembrán melleg a sejtek belsejét is nagyrészt különböző membránok tölKk ki…
Biológiai membránok felépítése
A foszfolipidek amfoter jellegük következtében spontán kegősréteget képeznek, melynek további funkcionalitást adnak a beleágyazódó, illetve kapcsolódó fehérjék. A biológiai membrán elválaszt, összeköt és megtart. Biofizika, 2012, Liliom Károly
4
Membránképző foszfolipidek
Biofizika, 2012, Liliom Károly
5
Membránképző foszfolipidek: glicerin és szfingozin alapú foszfolipidek, koleszterin PE PC kol. PG
SM PA
PS PC
DAG
PI
CER SM
PI(3,4,5)P3 Biofizika, 2012, Liliom Károly
6
Minek ennyi lipid? – fázisok
Biofizika, 2012, Liliom Károly
7
Membránok – dinamikus egyensúly
Biofizika, 2012, Liliom Károly
8
Lipidösszetétel és szintézis komplexitása
Biofizika, 2012, Liliom Károly
9
A sejtekben kb 1000 különböző lipid speciesz található -‐ Lipidomika
Biofizika, 2012, Liliom Károly
10
Zsírsavláncok hatása a membránszerkezetre
PC Biofizika, 2012, Liliom Károly
SM 11
Lipid-‐dinamika a membránokban
Biofizika, 2012, Liliom Károly
12
Lipid-‐dinamika a membránokban
Biofizika, 2012, Liliom Károly
13
Lipid-‐dinamika a membránokban
Biofizika, 2012, Liliom Károly
14
A membránok külső és belső felének eltérő a lipidösszetétele
Biofizika, 2012, Liliom Károly
15
A membrán-‐asszimmetriát különböző fehérjecsaládok tartják fenn Flippázok Floppázok Szkramblázok Lipid-‐transzporterek (ABC transzporter fehérjék) Lipidkötő-‐fehérjék Lipid-‐szállító fehérjék Aciltranszferázok Foszfolipázok A lipidszintézis enzimei Biofizika, 2012, Liliom Károly
16
Membránalkotó lipidek szintézise – összeszerelése és szállítása is kompartmentalizált
PC az ER-‐ból eljut bármely kompartmentbe, az SM különböző kompartmentekben szerelődik össze és jut a helyére (ER – Golgi – PM) Biofizika, 2012, Liliom Károly
17
Minden membrán-‐kompartmentnek sajátos összetétele és fáziseloszlása van
Biofizika, 2012, Liliom Károly
18
Mikrodomének, ranok spontán képződnek és felbomlanak a lipidösszetétel változására
A mikrodomén képződés már egyszerű három-‐komponensű foszfolipid keverékben is spontán megfigyelhető modell membránokban (GUV – óriás unilamelláris vezikula) Biofizika, 2012, Liliom Károly
19
A membrándinamika mérhető
Biofizika, 2012, Liliom Károly
20
A membrándinamika mérhető
Biofizika, 2012, Liliom Károly
21
Membránok: lipidek és fehérjék dinamikus együgese – kicsit közelebb a valósághoz
Biofizika, 2012, Liliom Károly
22
A membrán-‐dinamika lipid-‐lipid és lipid-‐fehérje kölcsönhatások által szabályozog
Biofizika, 2012, Liliom Károly
23
A membránalkotó lipidek minden elhasítható kötésére enzimrendszerek specializálódtak PLC
PLD PLA2
SMáz
Ceramidáz Biofizika, 2012, Liliom Károly
Foszfolipáz A1, A2, C, D DAG-‐kináz, PI-‐kinázok Aciltranszferázok Lipidfoszfát-‐foszfatázok
Szfingomielinázok Ceramidázok Ceramid-‐kináz Szfingozin-‐kinázok Lipidfoszfát-‐foszfatázok 24
Biofizika, 2012, Liliom Károly
25
Lipidösszetétel hatása a membrángörbületre
LPA PA
Membránkötő fehérjedomének
Lipid -‐ domén kölcsönhatások
Lipid -‐ domén kölcsönhatások
Lipidösszetétel -‐ doménkölcsönhatás variációk
Az egyes lipidkötő domének a szerkezeK hasonlóság melleg specializálódtak -‐ szelekKvitás
Biofizika, 2012, Liliom Károly
32
Tranziens membrán-‐associációk időbeli lefutását a kölcsönható lipidek jelenléte és a kötődés erőssége szabályozza
Biofizika, 2012, Liliom Károly
33
Vezikula formálás és stabilizáció
Biofizika, 2012, Liliom Károly
35
Vezikula formálás és stabilizáció
Biofizika, 2012, Liliom Károly
36
Tubulus formálás és dinamika
Biofizika, 2012, Liliom Károly
37
Vezikula formálás és stabilizáció
Biofizika, 2012, Liliom Károly
38
Jelátvitel: fehérjedomének kölcsönhatása egymással és a membrán különböző lipidkomponenseivel?
A jelátviteli komplexek a membránon kialakuló dinamikus struktúrák a fehérjék és a lipidek akrv együgműködésével.
