1. Előadás Membránok felépítése, mebrán raftok

Átírás

1 1. Előadás Membránok felépítése, mebrán raftok

2 Plazmamembrán Membrán funkciói: sejt integritásának fenntartása állandó hő, energia, és információcsere biztosítása homeosztázis biztosítása

3 Klasszikus folyadékmozaik model

4 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

5 Fluiditás: Összetétel: rövidebb és telítetlen zsírsavakat tartalmazó membránoknak alacsonyabb a fagyáspontjuk, mert a rövidebb és merevebb láncok között gyengébbek a Van der Waals erők,

6 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.

7 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

8 Membánok összetétele: Foszfolipidek: foszfatidil-szerin foszfatidil-kolin foszfatidil-etanolamin és foszfatidil-inozit Szfingolipidek: szfingomielin Koleszterol Integráns és perifériás membránfehérjék Szénhidrátok

9 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.

10

11 Koleszterolban és szfingomielinben gazdag lipid raft. Egyes fehérjék kizárólag raftokhoz asszociálva fordulnak elő. Fuiditás, membrán mozgások a rafton kívül és belül eltérnek.

12 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

13

14 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

15 Membárnok szerepe az életfolyamatokban 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

16 Osztódó és nem osztódó sejtek membránja eltérő. Vándorló vagy kapcsolatokat kialakító sejtek membránja eltérő Térkitöltése egyes lipideknek eltérő: membrán görbületek kialakítása: kaveolák

17 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

18 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