Кіріспе

Мембранааралық кеңістік (МБК) – екі немесе одан көп мембраналар арасында немесе олардың арасында пайда болатын кеңістік. Жасуша биологиясында, бұл көбінесе митохондрияның немесе хлоропластың ішкі және сыртқы мембраналары арасындағы аймақ ретінде сипатталады. Бұл ядролық қабықтың ішкі және сыртқы ядролық мембраналары арасындағы кеңістікке де қатысты, бірақ көбінесе перинуклеарлық кеңістік деп аталады. Митохондрияның МБК-і тыныс алу мен метаболизм функциялары сияқты жасушалық әрекеттерді үйлестіруде маңызды рөл атқарады. Митохондрияның МБК-інен өзгеше, хлоропластың МБК-інің ешқандай айқын функциясы байқалмайды.

Митохондрияның мембранааралық кеңістігі

Митохондриялар екі мембранамен қоршалған: ішкі және сыртқы митохондриялық мембраналар. Бұл екі мембрана екі сулы бөліктердің – мембранааралық кеңістік (МБҚ) және матрицаның – қалыптасуына мүмкіндік береді. Сыртқы мембранадағы пориндер деп аталатын каналды ақуыздар 5000 дальтон немесе одан аз салмақты иондар мен кіші молекулалы ақуыздардың МБҚ-ға еркін таралуына жағдай жасайды. Бұл МБҚ-ны кішкентай молекулалары тұрғысынан цитозолға химиялық тұрғыдан ұқсас етеді. Ал, керісінше, иондар мен басқа да кіші молекулаларды ішкі митохондриялық мембрана арқылы матрицаға тасымалдау үшін арнайы тасымалдау ақуыздары қажет, себебі бұл мембрана өткізбейді. МБҚ-да матрицадан шығатын АТФ-ты пайдаланып, басқа нуклеотидтер мен апоптозды іске қосатын ақуыздарды фосфорилирлейтін көптеген ферменттер де бар.

Көшіру

Митохондриялық матрицаға тағайындалған көптеген ақуыздар цитозольде прекурсорлар түрінде синтезделеді және сыртқы мембрана транслоказасы (TOM) және ішкі мембрана транслоказасы (TIM) арқылы митохондрияға импортталады. Мембранааралық кеңістік (IMS) митохондриялық ақуыз транслокациясына қатысады. IMS-те орналасқан, гексамерлі кешендер болып табылатын шағын TIM шаперондары деп аталатын прекурсорлық ақуыздар гидрофобты прекурсорлық ақуыздарды байланыстырып, оларды TIM-ге жеткізеді.

Окистендіру фосфорилирлеуі

Гликолиз нәтижесінде түзілген пируват және майлардың ыдырауынан пайда болған май қышқылдары сыртқы митохондриялық мембранадағы порлар арқылы митохондриялық ММС-ге енеді. Содан кейін олар ішкі митохондриялық мембрана арқылы матрицаға тасымалданады және ацетил-КоА-ға айналып, лимон қышқылы циклына қосылады. Ішкі митохондриялық мембранадағы тыныс алу тізбегі окистендіруші фосфорилирлеуді жүзеге асырады. Электрондық тасымалды үш фермент кешені қамтамасыз етеді: NADH убихинон оксидоредуктаза кешені (I кешен), убихинон цитохром c оксидоредуктаза кешені (III кешен) және цитохром c оксидаза (IV кешен). Протондар осы тыныс алу кешендері арқылы митохондриялық матрицадан ММС-ге сорылады. Нәтижесінде H+ градиентінің (pH градиентінің) және кернеу градиентінің (мембраналық потенциалдың) күштерімен біріктірілген электрохимиялық градиент пайда болады. ММС-тегі pH матрицадағыдан 0,7 бірлік төмен, ал ММС жағындағы мембраналық потенциал матрица жағындағыдан оң зарядталған болады. ММС-тен матрицаға дейінгі бұл электрохимиялық градиент митохондриядағы АТФ синтезін қозғау үшін пайдаланылады. Шаперонның ММС-ге қатысуы ұсынылған, бірақ осы уақытқа дейін нақты белгілі емес. Эукариоттық Hsp70, яғни 70 кДа жылулық шок ақуызы, әдетте цитоплазмада орналасқан, сонымен қатар хлоропластардың ММС-інде де табылады. Алынған гипотезаға сәйкес, Hsp70-тің бірге орналасуы хлоропластардың ММС-іне және одан өтуге ақуыз прекурсорларының тиімді транслокациясы үшін маңызды.

Ядролық қоршаулардың мембранааралық кеңістігі

Ядролық қаптама ядролық тесіктермен өтетін және шағын мембраналық кеңістікпен бөлінетін екі липидтік қос қабатты мембранадан тұрады, бұл кеңістік көбінесе перинуклеарлық кеңістік деп аталады. Перинуклеарлық кеңістіктің ені әдетте 20-40 нм құрайды. Кейбір белоктар мен ферменттердің перинуклеарлық транслокациясы зерттелді, нәтижелер перинуклеарлық кеңістіктің геномның тұтастығы және гендік реттеу үшін маңызды екенін көрсетті.