BIOFIZIKA 2012 10 08 Membránok Liliom Károly MTA TTK Enzimológiai Intézet liliom@enzim.hu
A biofizika előadások temakkája 1. 09-03 Biofizika: fizikai szemlélet, modellalkotás, biometria 2. 09-10 SZÜNET 3. 09-17 Az érzékelés biofizikája 4. 09-24 Mikrostruktúrák 5. 10-01 Zárthelyi dolgozat 1 6. 10-08 Sejtmembránok, modellmembránok, transzpor6olyamatok 7. 10-15 Lipid- lipid és lipid- fehérje kölcsönhatások 8. 10-27 szombat Jelátvitel, szabályozási rendszerek 9. 10-29 Zárthelyi dolgozat 2 10. 11-05 Metodika- 1: Morfológia, lokalizáció, kölcsönhatás (mikroszkópia) 11. 11-12 Metodika- 2: Szerkezetmeghatározás (krisztallográfia, NMR, CD) 12. 11-19 Metodika- 3: Kölcsönhatás és szerkezet jellemzése: spektroszkópia 13. 11-26 Metodika- 4: Kölcsönhatások valósidejű követése: SPR, QCM 14. 12-03 Zárthelyi dolgozat 3 Pótzárthelyi - 2012. 12. 11. 10h- 12h 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. 4
Membránképző foszfolipidek 5
Membránképző foszfolipidek: glicerin és szfingozin alapú foszfolipidek, koleszterin PE PC kol. PG PS SM PA PC DAG PI CER SM PI(3,4,5)P 3 6
Minek ennyi lipid? fázisok 7
Membránok dinamikus egyensúly 8
Lipidösszetétel és szintézis komplexitása 9
A sejtekben kb 1000 különböző lipid speciesz található - Lipidomika 10
Zsírsavláncok hatása a membránszerkezetre PC SM 11
Lipid- dinamika a membránokban 12
Lipid- dinamika a membránokban 13
Lipid- dinamika a membránokban 14
A membránok külső és belső felének eltérő a lipidösszetétele 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 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) 17
Minden membrán- kompartmentnek sajátos összetétele és fáziseloszlása van 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) 19
A membrándinamika mérhető 20
A membrándinamika mérhető 21
Membránok: lipidek és fehérjék dinamikus együgese kicsit közelebb a valósághoz 22
A membrán- dinamika lipid- lipid és lipid- fehérje kölcsönhatások által szabályozog 23
A membránalkotó lipidek minden elhasítható kötésére enzimrendszerek specializálódtak PLA2 PLC PLD Foszfolipáz A1, A2, C, D DAG- kináz, PI- kinázok Aciltranszferázok Lipidfoszfát- foszfatázok SMáz Ceramidáz Szfingomielinázok Ceramidázok Ceramid- kináz Szfingozin- kinázok Lipidfoszfát- foszfatázok 24
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 32
Tranziens membrán- associációk időbeli lefutását a kölcsönható lipidek jelenléte és a kötődés erőssége szabályozza 33
Vezikula formálás és stabilizáció 35
Vezikula formálás és stabilizáció 36
Tubulus formálás és dinamika 37
Vezikula formálás és stabilizáció 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.