Кіріспе
Жасушалық қалдықтар
Жасуша биологиясында микросомалар – эндоплазмалық тордың (ЭР) бөліктерінен қайта құрылған, гетерогенді, көпіршік тәрізді артефакттар (диаметрі ~20-200 нм), эукариоттық жасушалар зертхана жағдайында бұзылған кезде пайда болады; микросомалар сау, тірі жасушаларда кездеспейді. Жасуша бұзылуы нәтижесінде рибосомалары бар дөңгелек және рибосомалары жоқ тегіс микросомалар эндоплазмалық тордан түзіледі. Бұл микросомалардың ішкі кеңістігі эндоплазмалық тордың люменімен толықтай сәйкес келеді. Микросомалардың екі түрін де тепе-теңдік тығыздығы центрифугалау арқылы тазартуға болады. Дөңгелек және тегіс микросомалар өздерінің құрамындағы ақуыздармен ерекшеленеді, ал дөңгелек микросомаларда ашытқыдағы кейбір ақуыздардан басқа, трансляция және транслокация процестері бір уақытта жүреді.
In cell biology, microsomes are heterogeneous vesicle like artifacts (~20 200 nm diameter) re formed from pieces of the endoplasmic reticulum (ER) when eukaryotic cells are broken up in the laboratory; microsomes are not present in healthy, living cells. Rough (containing ribosomes) and smooth (without ribosomes) microsomes are made from the endoplasmic reticulum through cell disruption. These microsomes have an inside that is exactly the same as the endoplasmic reticulum lumen. Both forms of microsomes can be purified by a process known as equilibrium density centrifugation. Rough and smooth microsomes do differ in their proteins and rough microsomes have shown occurrence of translation and translocation at the same time besides certain exceptions from proteins in yeast.
Сигнал гипотезасы
Сигнал гипотезасын Гүнтер Блобель мен Дэвид Сабатини 1971 жылы ұсынды, онда ER мембранасы арқылы транслокацияға арналған белоктарға тән мРНҚ-да ерекше пептидтік тізбек кодталғандығы айтылды. Бұл пептидтік сигнал белсенді рибосоманы мембрана бетіне бағыттайды және жаңа түзілген полипептидтің мембрана арқылы өтуі үшін жағдай жасайды. Сигнал гипотезасының жасушадағы барлық органеллалар мен жағдайлар үшін сигналдарды қамтуға дейін кеңейтілуі секреторлық ақуыздардың таңдалуын түсіндіруден асып, алғаш рет «топогендік» сигналдар тұжырымдамасын енгізді. Сигнал гипотезасына дейін полипептидтік тізбекте кодталған ақпараттың жасушадағы ақуыздардың орналасуын анықтай алатыны туралы ойға келмейтін еді.
Ұяшықтан тыс ақуыз синтезі
Бұл жасушасыз ақуыз синтезіне қатысты. Микросомаларсыз жасушасыз ақуыз синтезі микросомаларға енуге мүмкіндік бермейді. Бұл, микросомальды мембраналар кейіннен ұсынылғанда сигнал тізбегінің алынып тасталмайтынын білдіреді. Микросомалар болғанда, жасушасыз ақуыз синтезі ақуыздың микросомаға бір мезгілде трансляциялану арқылы тасымалдануын және, демек, сигнал тізбегінің алынып тасталуын көрсетеді. Бұл процесте толыққан ақуыз тізбегі түзіледі. Зерттеулер микросомаларға байланысқан рибосомаларынан айырылған жасушасыз ақуыз синтезі процесін қарастырды. Бұл эндоплазмалық ретикулумның сигнал тізбектері туралы белгілі бір мәліметтерді түсіндірді. Әдетте, секреторлық ақуыздың сигнал тізбегі тек микросомалар ақуыз синтезі үшін болғанда ғана алынып тасталады, себебі секреторлық ақуыз микросомаларға енгізіледі. Егер микросомалар ақуыз синтезі аяқталғаннан кейін қосылса, ақуыз тасымалы болмайды. Микросомаға ақуыздың шығарылуы бірнеше факторлармен сипатталуы мүмкін. Ақуыз протеазаларға төзімді болса, детергенттердің болуында протеазаларға төзімді болмаса немесе микросомаларда орналасқан ферменттермен гликозильденсе, шығарылған болып есептеледі. Сонымен қатар, ақуыздың шығарылғанын көрсететін тағы бір белгі – микросоманың ішіндегі N-терминалды сигнал пептидін кесіп тастайтын сигнал пептидазасы, бұл ақуыздың мөлшерінің кішіреюіне әкелуі мүмкін.
Импульсті қуып шығу эксперименттері
Микросомалар "Пульс Чейз" эксперименттерінде де рөл атқарады. "Пульс Чейз" эксперименттері секрецияланатын ақуыздардың мембрана тазартылғанда эндоплазмалық торлы мембрана арқылы жылғалынын көрсетті. Транслокацияны зерттеу үшін эндоплазмалық торды қалған клеткадан бөліп алу маңызды болды, бірақ оның нәзік және өзара байланысқан құрылымына байланысты бұл мүмкін емес еді. Бұл микросомалардың эндоплазмалық тордың көптеген биохимиялық қасиеттерін иеленетінін көрсетті. Микросомалар клеткаларды гомогендеу арқылы және сыртында рибосомалары бар кішкентай жабық көпіршіктердің, эндоплазмалық тордың ыдырауынан пайда болады. Микросомаларды протеазамен өңдегенде, рибосомалар жасаған полипептид микросомалық люменде аяқталады. Бұл ақуыздар эндоплазмалық торлы мембрананың цитозольді бетінде синтезделсе де орын алады. Басқа эксперименттер секреторлық ақуыздың микросомалық люменге енуі үшін алғашқы 70 аминқышқылы аударылмас бұрын микросомалардың енгізілуі қажет екенін көрсетті. Осы кезде 40 аминқышқылы рибосомадан шығып тұрады, ал келесі 30 аминқышқылы рибосомалық каналда болады. Котрансляциялық транслокация секреторлық ақуыздардың эндоплазмалық тордың люменіне тасымалдануының ақуыз әлі де рибосомаларға байланысқан және толық синтезделмеген кезде басталатынын түсіндіреді. Микросомаларды дифференциалдық центрифугалау арқылы басқа клеткалық қалдықтардан шоғырландырып, бөліп алуға болады. Бұзылмаған клеткалар, ядролар және митохондриялар 10 000 g-да (мұнда g – Жердің гравитациялық үдеуі) шөгіп, ал ерігіш ферменттер мен цитохром P450 (CYP) бар фрагменттелген ER ерітіндіде қалады. 100 000 g-да, жылдам центрифуга айналымы арқылы, ER ерітіндіден шөгінді түрінде шығады, бірақ ерігіш ферменттер супернатантта қалады. Осылайша цитохром P450 микросомаларда шоғырландырылады және оқшауланады. Микросомалар геманың болуына байланысты қызғылт қоңыр түсті болады. Көп бөлікті ақуыздық жүйе қажет болғандықтан, CYP-тің метаболикалық белсенділігін талдау үшін микросомалар қажет. Бұл CYP-лер егеуқұйрық, тышқан және адамның бауырында көптеп кездеседі, бірақ басқа да барлық органдар мен организмдерде де болады. Белгілі бір CYP-ны қамтитын немесе белсенді ферменттің жоғары мөлшерін алу үшін микросомалар Sf9 жәндік клеткаларынан немесе ашытқыдан гетерологты экспрессия арқылы дайындалады. Сонымен қатар, Escherichia coli-де толық немесе бөлінген ақуыздарды экспрессиялауды да жүзеге асыруға болады. Сондықтан микросомалар қосылыстардың метаболизмін зерттеуде (ферменттерді тежеу, клиренс және метаболиттерді анықтау) және in vitro зерттеулер арқылы дәрілік препараттардың өзара әрекеттесуін зерттеуде құнды құрал болып табылады. Зерттеушілер микросомаларды белгілі бір CYP ферменттерінің белсенділік деңгейіне байланысты таңдайды. Кейбір топтар белгілі бір популяцияларды зерттеу үшін (мысалы, темекі шегушілер мен темекі тартпаушылардан алынған өкпе микросомалары) немесе тежеу және метаболизмді зерттеу үшін CYP белсенділігінің мақсатты деңгейін қанағаттандыру үшін жіктелімдерге бөлінген. Микросомалар эндоплазмалық тордың белсенділігін сынақ түтігінде еліктеуге және мембранада ақуыз синтезін қажет ететін тәжірибелерді жүргізуге қолданылады. Олар ғалымдарға клеткадағы ER-де ақуыздар қалай жасалатынын зерттеуге мүмкіндік береді, бұл процестерді сынақ түтігінде қайта құру арқылы. Кифер және басқалар. адам бауырының микросомалары мен адам гепатоциттерінің метаболикалық тұрақтылық пен тежеуді in vitro жүйелерде зерттеу үшін қалай қолданылатынын қарастырды. Олардың ұқсастықтары мен айырмашылықтарын зерттегенде, метаболизм, пассивтік өткізгіштік және тасымалдаушы механизмдеріне жарық түсіруге болады. Пассивтік өткізгіштіктің адам гепатоциттеріндегі метаболизм мен ферменттерді тежеуде маңызды екені көрсетілді. Сонымен қатар, P gp эффлюксы осы салада кішігірім рөл атқарады. Сондай-ақ, бауыр микросомалары гепатоциттерге қарағанда in vivo клиренсті болжау мүмкіндігі жоғары, егер олар гепатоциттерге қарағанда жоғары ішкі клиренс көрсетсе.
МТК
Икбал, Джахангир және Аль Карни микросомалық триглицеридтерді тасымалдаушы ақуызды (МТА) зерттеді. МТА эндоплазмалық ретикулумда орналасқан ақуыз және бейтарап липидтерді жаңа пайда болған аполипопротеин B-ға тасымалдауға көмектеседі. МТА, МТА мутациялары бар абеталипопротеинемиямен азаптанушылар үшін өте маңызды, себебі ол apoB-ны қамтитын липопротеиндердің құралуы мен секрециясына әсер етеді. Осы МТА мутациялары apoB-ны қамтитын липопротеиндердің циркуляциясының болмауымен байланысты. МТА сонымен қатар холестерин эфирлерінің және кластерлік дифференциация 1d биосинтезіне қатысады. Липопротеиндердегі apoB-ға сфинголипидтерді беру де МТА-ның қабілетіне кіреді. МТА липидтер мен липопротеиндердің гомеостазымен жұмыс істейді және белгілі бір патофизиологиялық жағдайлар мен метаболикалық аурулармен байланысты. Ван және авторлар тобы адам бауырларының микросомалары мен S9 фракцияларын қолданып, in vitro жағдайында дәрілік заттардың метаболизмін зерттеді. Зерттеу нәтижесінде адам бауырларының микросомалары мен S9 фракциялары арасында дәрілік заттарды метаболизмдейтін ферменттер мен тасымалдаушы ақуыздардың концентрациясында айтарлықтай айырмашылықтар байқалды. Осы дәрілік заттарды метаболизмдейтін ферменттер мен тасымалдаушылардың ақуыз-ақуыз арасындағы корреляциясы екі бауырлық препаратқа қатысты анықталды.