Кіріспе

Биологиялық мембранаға тұрақты бекітілген мембраналық белок түрі. Интегралды немесе ішкі мембраналық белок (IMP) – биологиялық мембранаға тұрақты бекітілген мембраналық белок түрі. Барлық трансмембраналық ақуыздарды IMP ретінде жіктеуге болады, бірақ барлық IMP трансмембраналық ақуыздар емес. IMP организм геномында кодталған ақуыздардың маңызды бөлігін құрайды. Мембрана арқылы өтетін ақуыздар шеңберлі липидтермен қоршалған, олар мембраналық ақуызбен тікелей байланыста болатын липидтер ретінде анықталады. Мұндай ақуыздарды мембранадан жуғыш заттар, полярлы емес еріткіштер немесе кейде денатурациялаушы заттарды қолдану арқылы ғана бөліп алуға болады. Ұяшық мембраналарына уақытша ғана жабысатын ақуыздар перифериялық мембраналық ақуыздар деп аталады. Бұл ақуыздар интегралды мембраналық ақуыздармен байланыса алады немесе бірнеше тәсілмен липидтік екі қабатқа дербес енуі мүмкін.

Интегралды политопиялық ақуыз

IMP-ның ең көп таралған түрі – бүкіл биологиялық мембрананы қамтитын трансмембраналық ақуыз. Бір рет өтетін мембраналық ақуыздар мембрананы бір рет кесіп өтеді, ал бірнеше рет өтетін мембраналық ақуыздар мембрананы бірнеше рет кесіп, ішке-сыртқа тоқылған. Бір рет өтетін мембраналық ақуыздарды I типке жіктеуге болады, олардың карбоксилдік ұшы цитозолға қарай орналасқан, немесе II типке, олардың аминдық ұшы цитозолға қарай орналасқан. III типті ақуыздар бір полипептидте бірнеше трансмембраналық доменге ие, ал IV типті ақуыздар мембрана арқылы канал құрайтын бірнеше түрлі полипептидтерден тұрады. V типті ақуыздар ковалентті байланысқан липидтер арқылы липидтік екі қабатқа бекітіледі. VI типті ақуыздарда трансмембраналық домендер де, липидтік бекіткіштер де болады.

Интегралды монотоптық ақуыздар

Интегралды монотоптық ақуыздар бір жағынан мембранамен байланысты, бірақ липидтік екі қабатты толығымен кесіп өтпейді.

Экстракциялау

Интегралды мембраналық белоктарды зерттеуде кездесетін көптеген қиындықтар оларды фосфолипидтік қос қабатынан шығарумен байланысты. Интегралды ақуыздар фосфолипидтік қос қабаттың қалыңдығын басып өтетіндіктен, оларды шығару оларды қоршаған фосфолипидтерді бұзуды қамтиды, бұл белоктардың құрылымын немесе функциясын бұзбау керек. Экстракцияны жүзеге асыру үшін бірнеше сәтті әдістер бар, оларға "детергенттер, төмен иондық тұз (тұзды шығару), серпілу күші және жылдам қысым өзгерісі" кіреді.

Белок құрылымын анықтау

Ақуыздық құрылым бастамасы (PSI), АҚШ Ұлттық денсаулық сақтау институтының (NIH) бір бөлігі болып табылатын Ұлттық жалпы медициналық ғылымдар институты (NIGMS) қаржыландырады. PSI-дың мақсаттарының бірі – үш өлшемді ақуыздық құрылымдарды анықтау және құрылымдық биологияда, оның ішінде мембраналық ақуыздықтар үшін де қолданылатын әдістерді әзірлеу болып табылады. Гомологиялық модельдеу, "мақсат" интегралды ақуыздың аминқышқылдық тізбегі мен байланысты гомологты ақуыздың эксперименталды үш өлшемді құрылымын пайдаланып, атомдық деңгейдегі модельді құруға мүмкіндік береді. Бұл әдіс лигандтық G протеинмен жұптасқан рецепторлар (GPCR) және олардың кешендері үшін кеңінен қолданылады.

Функция

IMP-ке тасымалдаушылар, байланыстырғыштар, каналдар, рецепторлар, ферменттер, мембрананың құрылымдық бекіткіш домендері, энергияны жинақтау және түрлендіруге қатысатын ақуыздар, сондай-ақ жасушаның жабысуына жауапты ақуыздар кіреді. Тасымалдаушылардың жіктелуі Транспортерлер жіктелу дерекқорында таба аласыз. Мысал ретінде, IMP (осы жағдайда бактериялық фототұсау пигменті, бактериородопсин) мен фосфолипидтік екі қабаттан тұратын мембрана арасындағы қатынас төменде көрсетілген. Бұл жағдайда интегралды мембраналық ақуыз фосфолипидтік екі қабатты жеті рет кесіп өтеді. Ақуыздың екі қабаттың гидрофобтық аймақтарына енген бөлігі альфа-спиральды және басым түрінде гидрофобтық аминқышқылдарынан тұрады. Ақуыздың С-терминалды ұшы цитозольде, ал N-терминалды аймағы жасушаның сыртында орналасқан. Осы ақуызды қамтитын мембрана фотосинтез процесінде жұмыс істей алады.