Кіріспе
Заттарды мембрана арқылы тасымалдау. Медиацияланған тасымалдау – мембраналық тасымалдау ақуызы арқылы жүзеге асырылатын тасымалдау. Адам организміндегі заттар гидрофобты, электрофильді болуы мүмкін, оң немесе теріс зарядталған болуы мүмкін немесе басқа да қасиеттері болуы мүмкін. Сондықтан кейде бұл заттар протеинге тәуелсіз қозғалыс арқылы жасуша мембранасынан өте алмайды. Жасуша мембранасында мұндай молекулалардың жасушаға кіруіне және одан шығуына мүмкіндік беретін көптеген мембраналық тасымалдау ақуыздары орналасқан. Медиацияланған тасымалдағыштардың үш түрі бар: унипорт, симпорт және антипорт. Тасымалданатын заттар – қоректік заттар, иондар, глюкоза және т.б., олардың барлығы жасушаның қажеттілігіне байланысты. Унипортты тасымалдау ақуыздарының бір мысалы – GLUT1. GLUT1 – трансмембраналық ақуыз, яғни ол жасуша мембранасының бүкіл енін қамтиды, жасуша сыртындағы және жасуша ішіндегі аймақтарды байланыстырады. Бұл унипортты жүйе, өйткені ол глюкозаны тек бір бағытта, яғни жасуша мембранасы арқылы концентрация градиенті бойынша тасымалдайды. Унипортты медиацияланған тасымалдау ақуыздарының тағы бір мысалы – триглицеридтерге бай липопротеиндердің құрастырылуын катализдейтін және олардың эндоплазмалық тордың люменінен босатылуына делдалдық жасайтын микросомалық триглицеридтерді беру ақуызы (MTTP). Бұл ерекше трансферлік ақуыздың ерекшелігі – ол аталған липопротеиннің тасымалын жеңілдету үшін PRAP1 ақуызының липопротеинге байланысуын қажет етеді. MTTP тек PRAP1 липопротеин кешенін таниды және тек содан кейін ғана ол тасымалдау реакциясын катализдейді. PRAP1 ақуызы MTTP үшін сигнал ретінде әрекет етеді. Мұндай өзара әрекеттесулердің маңыздылығы медиацияланған тасымалдау тек трансмембраналық ақуыздарға ғана тәуелді емес, сонымен қатар трансмембраналық емес қосымша ақуыздардың болуын талап етуі мүмкін. Мысалы, зерттеулер толыққанды жұмыс істейтін PRAP1 ақуызы болмаған жағдайда, MTTP эндоплазмалық торлы қабық арқылы белгілі бір липопротеиндерді тасымалдамайды. Симпортты тасымалдау ақуызының мысалы – SGLT1, негізінен ішек жолдарында кездесетін натрий/глюкоза ко-транспортері. SGLT1 ақуызы симпортты жүйе болып табылады, өйткені ол глюкоза мен натрийді бір бағытта, ішек люменінен ішек жасушаларының ішіне өткізеді. Антипортты медиацияланған тасымалдау ақуыздарының мысалы – натрий-кальций антипортері, бұл тасымалдау ақуызы жасушалардағы кальций иондарының цитоплазмалық концентрациясын төмен ұстауға қатысады. Бұл тасымалдаушы ақуыз антипортты жүйе болып табылады, өйткені ол плазмалық мембрана арқылы кері бағытта тасымалданатын кальций ионы үшін алмасу үшін үш натрий ионын тасымалдайды. Медиацияланған тасымалдағыштардың түрлері: Унипорт (I) Симпорт (II) Антипорт (III) Бір уақытта бір затты тасымалдауға мүмкіндік береді. Затты және кері тасымалданатын затты бір уақытта және бір бағытта тасымалдайды. Затты бір бағытта тасымалдайды, ал кері тасымалданатын затты кері бағытта жылжытады. Тасымалдау механизмі. Молекула тасымалдағыш ақуызға байланысып, оның пішінін өзгертеді. Пішіннің өзгеруі немесе АТФ сияқты басқа қосылған заттар, өз кезегінде, тасымалдау ақуызын пішінін өзгертуге және молекуланы жасуша мембранасының екінші жағына босатуға әкеледі.
Mediated transport refers to transport mediated by a membrane transport protein. Substances in the human body may be hydrophobic, electrophilic, contain a positively or negatively charge, or have another property. As such there are times when those substances may not be able to pass over the cell membrane using protein independent movement. The cell membrane is imbedded with many membrane transport proteins that allow such molecules to travel in and out of the cell. There are three types of mediated transporters: uniport, symport, and antiport. Things that can be transported are nutrients, ions, glucose, etc, all depending on the needs of the cell. One example of a uniport mediated transport protein is GLUT1. GLUT1 is a transmembrane protein, which means it spans the entire width of the cell membrane, connecting the extracellular and intracellular region. It is a uniport system because it specifically transports glucose in only one direction, down its concentration gradient across the cell membrane. Another example of a uniporter mediated transport protein is microsomal triglyceride transfer protein (MTTP) who is responsible for catalyzing the assembly of the triglyceride rich lipoproteins as well mediating their release from the lumen of the endoplasmic reticulum. What is distinguishable about this specific transfer protein is that it requires the protein PRAP1 to bind to the lipoprotein to facilitate the transport of said lipoprotein. MTTP only recognizes the PRAP1 lipoprotein complex and only then will it catalyze the transport reaction. In a way, the PRAP1 protein acts as a signal for MTTP. The importance of such interactions implies that mediated transport is not only dependent on transmembrane proteins but can also require the presence of additional non transmembrane proteins. For instance, studies show that in the absence of a fully functional PRAP1 protein, MTTP fails to transport specific lipoproteins across the endoplasmic reticulum membrane. An example of a symporter mediated transport protein is SGLT1, a sodium/glucose co transporter protein that is mainly found in the intestinal tract. The SGLT1 protein is a symporter system because it passes both glucose and sodium in the same direction, from the lumen of the intestine to inside the intestinal cells. An example of an antiporter mediated transport protein is the sodium calcium antiporter, a transport protein involved in keeping the cytoplasmic concentration of calcium ions in the cells, low. This transport protein is an antiporter system because it transports three sodium ions across the plasma membrane in exchange for a calcium ion, which is transported in the opposite direction. Types of Mediated TransportersUniporter (I)Symporter (II)Antiporter (III)Allows transportation of one solute at a timeTransports solute and countertransported solute at the same time and in the same directionTransports the solute in one direction while the countertransported solute is moved the opposite direction in or out of the cell
Mechanism of transport. A molecule will bind to a transporter protein, altering its shape. The change of shape or other added substances such as ATP will, in turn, cause the transport protein to alter its shape and release the molecule onto the other side of the cell membrane.
Көлік ақуыздарының мутациялары
Тасымалдау ақуыздарының маңыздылығы, оларды жұмыс істемейтін ететін мутациялардың болуымен көрінеді. Бұған мысал ретінде COPI және COPII тасымалдау ақуыздарын кодтайтын Архайн 1 генінде табылатын мутациялар келтіріледі. Бұл тасымалдау ақуыздарының басты қызметі – молекулаларды эндоплазмалық тордан Гольджи аппаратына және кері бағытта жылжуды жеңілдету. Мутацияланған ARCN1 гені нәтижесінде аномальды COPI пайда болады, ол I типті коллагенді тасымалдауға қабілетсіз және коллагеннің секрециялануына алып келеді. I типті коллаген – шектік тінінің негізгі құрамы болғандықтан, мұндай мутациялар остеогенез имперфекта және краниолентикулолық тігіс дисплазиясы сияқты көптеген ауыр қаңқа бұзылыстарының себебі болады. Бұл бұзылыстардың түрлі нұсқалары көзге көрінетін физикалық дисплазиямен сипатталады. Бұл мысал тасымалдау ақуыздарының маңыздылығын ғана емес, сонымен қатар мембрана арқылы белгілі бір молекулалардың қозғалысын қамтамасыз етуден бөлек, дұрыс дене дамуы үшін де маңызды екенін көрсетеді.