Membrán, transzport
rso vvt ghost hipotónia normotónia iso
~50 membrán fehérje mutáció megváltozott morfológia Figure 4. Red cell morphology. Hereditary spherocytosis (HS; top panel); nonhemolytic hereditary elliptocytosis (HE; middle panel); elliptocytes, poikilocytes, and fragmented red cells in hemolytic HE (bottom panel). BLOOD, 2008, 112(10)
Membránon keresztül folyó transzportfolyamatok A membrán lehet : lipid kettősréteg sejtmembrán A transzport energetikailag lehet: passzív aktív Transzportált anyagok száma, transzport iránya: uniport symport, antiport A transzportált anyag lehet: vízoldékony zsíroldékony
Vezikulák és MBL-ek
A lipid kettősréteg átjárhatósága: *
Transzport mechanizmusok * pumpa fehérje csatorna Aktív transzport
Karrier-mediálta és passzív transzport uniport ionofór Valinomycin (ionophore)
Aktív transzport formái Glükóz Na + szimport antiport P V F ABC
Intesztinális glükóz transzport http://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv/page/sympo.htm
Membránon keresztül folyó transzportfolyamatok A membrán lehet : lipid kettősréteg sejtmembrán Transzportált anyagok száma: uniport szimport, antiport A transzport energetikailag lehet: Passzív (egyszerű diff., a lipid 2-s rétegen v. csatornán át, v. uniportmediált) Aktív (kapcsolt vagy pumpált) A transzportált anyag lehet: vízoldékony zsíroldékony
Membrán transzport fajtái transzportált S oldékonysága alapján: A. Hidrofil B. Hidrofób K C C m aq 1
Hidrofób molekulák transzportja Passzív transzportot befolyásoló tényezők 1. R (lipid / víz particiós coeff.) 2. i.c. partició - Henderson-Hasselbach egy. Aktív pumpák ABC (ATP binding casette) transzporterek (a) pumpa (b) csatorna (c) regulátor egyéb transzporterek
http://molinterv.aspetjournals.org/cgi/content/full/1/5/258
1. lipid-víz particiós coeff. meghatározza pl. az ált. anesztetikumok hatékonyságát Membránban elért cc./hatékonyság
lysosome ph 5 R-NH 2 R-NH 3 + R-NH 3 + R-NH 2 cytoplasm ph 7 2. Particiós coeff. ph-függése (Henderson-Hasselbach) meghatározza az amfifil anyagok ic. eloszlását pk: azon ph, melynél a neutrális és a töltött molekulák cc.-ja egyenlő
Hidrofób molekulák transzportja Passzív mechanizmusok R (lipid / víz particiós coeff.) i.c. partició - Henderson-Hasselbach egy. Aktív pumpák ABC (ATP binding casette) transzporterek (a) pumpa (b) csatorna (c) regulátor egyéb transzporterek
Az ABC-transzporter fehérjék általános felépítése TM sejtmembrán TM NBD 2 transzmembrán domén (TM) 2 nukleotid kötő domén (= NBD = ATP binding domain, motor ) NBD ABC: ATP-Binding Cassette
Legfontosabb ABC transzporterek Drog transzporterek primitiv sejtekben MDR 1 Pgp PC flippáz CFTR TAP SUR (a) pumpa (b) csatorna (c) regulátor (a) (a) (a) (b,c) (a) (c)
Drog transzporterek primitív sejtekben egy (pl. a sejt által termelt) antibiotikumra specifikusak multidrog transzporterek evolúciós előny "He that will not apply new remedies, must expect new evils." Francis Bacon (1561-1626); English philosopher, essayist, statesman. Plasmodium falciparum (malaria): chloroquin rezisztencia Bakteriális drog transzporterek (belső, citoplazma membránban): anyagfelvétel
Drog transzporterek primitív sejtekben See also Lodish, Fig. 15-15 Alberts, Fig. 11-17
MDR1 gén kódolta P- glikoprotein (Pgp) J. Biol. Chem., Vol. 280, Issue 4, 2857-2862, January 28, 2005
See also Lodish, Fig. 15-17 MDR1 gén kódolta P-glikoprotein (Pgp, ABCB1) -Struktura: -Kifejeződés: -Szubsztrátjai: endogén: exogén: -Knock-out: -Mechanizmus: 2x6 transzmembrán domén, 2 NBD ( kétütemű motor ) mellékvese, bél, pancreas, vér-agy gát, rákos sejtek m. koleszterin? xenobiotikumok, drogok vér-agy gát inszufficiencia membrán vizes fázis -Jelentőség: rák kemoterápia,?
Vér-agy gát
A bélhám sejtek ABC-pumpái és lokalizációjuk MRP1 Pgp ABCG2 grapefruit juice (flavonoids)
Foszfatidilkolin (PC) flippáz (MDR2/ ABCB4) -Kifejeződés: májsejtek apikális felszíne -Szubsztrátjai: endogén: PC -Mehanizmus: Flippáz, PC-t forgat át a külső membrán lemezbe, ahonnan az epesavak kioldják az epébe -Knock-out, genetikai betegség: PC- depléció az epében cholangitis, halál 3-as típusú progresszív familial intrahepatikus cholestasis (PFIC)
PC epesavakat pufferelő hatása spgp MDR3
A máj sejtek ABC-pumpái ABCG5/G8 cholesterol
CFTR cisztikus fibrózis transzmembrán konduktancia regulátor: ATP-függő klorid csatorna és ATP-függő csatorna-regulátor. * Hiányában: viszkózus nyák (pl. hörgőkben). ATP a zárt állapotot stabilizálja. Hidrolizis nyitás
Nature Cell Biology 8, 908-909 (2006)
TAP (oligopeptid transzporter): Virális és saját fehérjék oligopeptid proteaszomális lebontási termékeit transzportálják az ER lumenébe, ahol az MHC I fehérjékhez kötődve kerülnek ki a sejtek felszínére és mutatódnak be az immunrendszernek (CD8).
Alberts, Figure 24-58.
K + heterooctamer SUR Glucose ATP a zárt állapot stabilizálódik depol. insulin secr.
Asymmetric lipid composition dinamikus egyensúly: flippázok /floppázok scramblase-k
Az ezt követő diák emlékeztető, vagy kiegészítőszemléltető anyagként szolgálnak
multidrog (mdr) rezisztencia mdr reverzió = moduláció drog cc. i ATP-depletált Pgp + sejtek vagy Pgp - sejtek ATP-depletált Pgp + sejtek +ATP t
Modell: másodlagos-aktív transzport mechanizmus
Mesterséges membránok 5-8 nm
MW SDS gel electrophoretogram (SDS-PAGE) (vvt membrán fehérjék)
Lateral pressure profile surfactants (felszínaktív anyagok)
Q (hőfelvétel) Scanning calorimetry T
T<T m T>T m
Z. Cournia, http://zarbi.chem.yale.edu/~zoe/
A koleszterin molekuláknak számos fizikai funkciója van a membránban: * Immobilizálja a foszolipid molekulák első néhány szénhidrogén csoportját. Ez a lipid kettősréteget a deformációval szemben ellenállóbbá teszi és lecsökkenti a kis vízoldható molekulák permeabilitását a membránon át. Koleszterin nélkül a sejteknek sejtfalra lenne szüksége (l. baktériumok). * A koleszterin gátolja a fázis átalakulásokat a membránban: Tm alatt inkább fluidizál, felette stabilizálja a gélszerű doméneket.
Laterális inhomogenitás A "raft -ok funkciója: membránfehérjék laterális szervezettségének biztosítása, bizonyos jelátviteli folyamatokhoz szükséges elemek együttartása. Sűrűség alapján: A szfingolipidek, a koleszterin és fehérjék együttesen a membránban DIG- (detergens inszolubilis glikolipid-) microdoméneket vagy raft -okat (tutajokat) képeznek. Citoszekeletális kihorgonyzottság
Membrán- - fehérjék festése alapján: Egyenletes eloszlás (csak más mikroszkópos technikákkal látható kisebb mikrodomének) antigének X- kötése patch-ek cap sejtkortex aktin hálózata
Diffúziós mérésekkel: Single Particle Tracking Kisebb mikrodomének (40 23 nm)
FRAP Laterális diffúziós konstans, mobilis frakció Membrán fehérjék laterális diffúziója: 10-11 10-12 cm 2 s -1 Membrán lipidek laterális diffúziója: 10-8 10-9 cm 2 s -1 t = 1 sec s = 2 μm
Human NK cells readily form membrane nanotubes. Chauveau A et al. PNAS 2010;107:5545-5550 2010 by National Academy of Sciences
hidrofil anesztetikum