Սպիտակուց-լիպիդ փոխազդեցություն

աջից|մինի|Թաղանթի բազմափոր(polytopic) սպիտակուցների և բջջաթաղանթի միջև փոխազդեցության տարբեր տեսակների սխեմատիկ ներկայացում**Սպիտակուց-լիպիդ փոխազեցություն,** բջջաթաղանթի սպիտակուցների ազդեցությունը թաղանթային լիպիդների ֆիզիկական վիճակի վրա կամ, հակառակը։

Հարցերը, որոնք կարևոր են բջջաթաղանթի կառուցվածքը և գործառույթը հասկանալու համար հետևյալն են։

# Արդյոք բջջաթաղանթի ներքին սպիտակուցները ամուր կապված են լիպիդների հետ և ինչ բնույթ ունի այն լիպիդների շերտը, որը անմիջապես հարակից է սպիտակուցին։
# Արդյոք բջջաթաղանթի սպիտակուցները երկարատև ազդեցություն ունեն բջջաթաղանթի լիպիդների դասավորության և դինամիկայի վրա։
# Ինչպե՞ս են լիպիդները ազդում բջջաթաղանթի սպիտակուցների կառուցվածքի կամ գործառույթի վրա։
# Ինչպե՞ս են թաղանթի մակերեսին կապված ծայրային սպիտակուցները փոխազդում լիպիդների հետ և ազդում դրանց վարքի վրա։

## Լիպիդների կապումը բջջաթաղանթի ներքին սպիտակուցների հետ լիպիդային երկշերտում
Մեծածավալ հետազոտական աշխատանքը ներառում է մոտեցումներ՝ պարզելու համար, թե արդյո՞ք սպիտակուցները ունեն լիպիդների համար հատուկ կապման վայրեր և արդյոք սպիտակուց-լիպիդ համալիրները կարելի է դիտարկել որպես երկարատև, այսինքն՝ նույն կարգի տևողությամբ, որքան սովորական ֆերմենտի վերափոխումը (10-3 վայրկյան)։ Այս մասին այժմ հայտնի է 2H-NMR, ESR և ֆլուորեսցենտ մեթոդների միջոցով։

Լիպիդների՝  հատուկ թաղանթային սպիտակուցների հետ կապվելու հարաբերական ուժը գնահատելու համար կիրառվում են երկու մոտեցումներ։ Դրանք հիմնված են լիպիդների անալոգների օգտագործման վրա՝ վերակառուցված ֆոսֆոլիպիդային վեզիկուլներում, որոնք պարունակում են ուսումնասիրվող սպիտակուցը։

# Երբ պիտակված (չզույգավորված էլեկտրոն ունեցող, *spin-labeled*) ֆոսֆոլիպիդները գտնվում են թաղանթային սպիտակուցների հարևանությամբ, դրանց շարժունակությունը սահմանափակվում է։ Արդյունքում ESR-սպեկտրում հայտնվում է լայնացած բաղադրիչ։ Փորձարարական սպեկտրը կարելի է վերլուծել որպես երկու բաղադրիչների գումար. մեկը՝ «ընդհանուր» լիպիդային փուլում գտնվող, արագ պտտվող բաղադրիչն է՝ սուր սպեկտրով, իսկ մյուսը՝ սպիտակուցին հարևան, շարժումով սահմանափակված բաղադրիչը։ Թաղանթային սպիտակուցների դենատուրացումը  առաջացնում է ESR պիտակով սպեկտրի հետագա լայնացում և ավելի շատ լույս է սփռում թաղանթի լիպիդ-սպիտակուցային փոխազդեցությունների վրա։
# Պիտակված և բրոմացված լիպիդային ածանցյալները կարող են հանդարտեցնել թաղանթային սպիտակուցների բնածին տրիպտոֆանային ֆլուորեսցենցիան։ Ֆլուորեսցենցիայի հանդարտեցման արդյունավետությունը կախված է լիպիդային ածանցյալի և ֆլուորեսցենտ տրիպտոֆանների միջև հեռավորությունից։

## Թաղանթային կողմնային սպիտակուցների առկայությամբ լիպիդային երկշերտի փոփոխություններ
Մեծ մասամբ 2H-NMR փորձերը, որոնք իրականացվել են դեյտերացված ֆոսֆոլիպիդներով, ցույց են տալիս, որ սպիտակուցների առկայությունը գրեթե ոչ մի ազդեցություն չունի ո՛չ լիպիդների կարգավորման պարամետրի վրա երկշերտում, ո՛չ էլ լիպիդների դինամիկայի վրա, որը գնահատվում է հանգստի ժամանակներով։ Ընդհանուր պատկերը, որը ստացվում է NMR փորձերից հետևյալն է.

# Սահմանային և ազատ լիպիդների միջև փոխանակման արագությունը ՛ատ բարձր է (107 վայրկյան-1)
# Կապված լիպիդների կարգավորման պարամետրերը գրեթե չեն ազդվում սպիտակուցներին հարակից լինելու պատճառով
# Ացիլային շղթաների ուղղության փոփոխության դինամիկան թեթևակի դանդաղում է՝ 109 վայրկյան-1 հաճախականության տիրույթում
# Բևեռային գլխիկների ուղղվածությունը և դինամիկան նույնպես որևէ էական ձևով չեն փոխվում տրանսմեմբրանային սպիտակուցներին հարակից լինելու դեպքում։ 13C-NMR սպեկտրն էլ տեղեկատվություն է տալիս կենսաթաղանթների սպեցիֆիկ լիպիդ-սպիտակուց փոխազդեցությունների մասին։

Վերջին արդյունքները, որոնք ստացվել են առանց պիտակների օպտիկական մեթոդների միջոցով, օրինակ՝ Երկակի պոլարիզացիոն ինտերֆերոմետրիա (լույսի միջամտության միջոցով չափում), որը չափում է լիպիդային երկշերտի կարգավորվածությունը, ցույց են տվել, թե ինչպես պեպտիդների և սպիտակուցների փոխազդեցությունները կարող են ազդել երկշերտի կարգավորման վրա հատկապես ցույց տալով իրական ժամանակում պեպտիդների կապը երկշերտին  և այն կրիտրիկական պեպտիդային կոնցենտրացիան, որի գերազանցումից հետո պեպտիդները ներթափանցում և խանգարում են երկշերտի կարգավորմանը։

## Թաղանթային սպիտակուցների հիմնական և պինդ շղթաների դինամիկա
Պինդ վիճակի NMR (Solid-state NMR) տեխնիկաները հնարավորություն են տալիս ստանալ մանրամասն տեղեկատվություն թաղանթային սպիտակուցի առանձին ամինաթթվային մնացորդների դինամիկայի մասին։ Սակայն այդ տեխնիկական եղանակները կարող են պահանջել մեծ քանակությամբ (100-200 մգ) իզոտոպային պիտակավորված սպիտակուցներ և առավել արդյունավետ են այն դեպքում, երբ կիրառվում են փոքր սպիտակուցների վրա, որտեղ հնարավոր է սպեկտրասկոպիական նշանակումների իրականացումը։

## Արտաքին թաղանթային սպիտակուցների կապումը լիպիդային երկշերտին
Բազմաթիվ արտաքին թաղանթային սպիտակուցներ հիմնականում կապվում են ներքին թաղանթային սպիտակուցների հետ։ Գոյություն ունեն նաև սպիտակուցային տարբեր խմբեր, որոնք անմիջապես փոխազդում են լիպիդային երկշերտի մակերեսի հետ։ Որոշները, ինչպես օրինակ միելինի հիմնային սպիտակուցը և սպեկտրինը, հիմնականում կատարում են կառուցվածքային գործառույթ։ Որոշ ջրալույծ սպիտակուցներ կարող են ժամանակավորապես կամ միայն հատուկ պայմաններում կապվել լիպիդային երկշերտի մակերեսին։

Սպիտակուցների միսֆոլդինգը (հետտրանսլացիոն մոդիֆիկացիայի խանգարում), որոնք հաճախ բացահայտում են նրանց հիդրոֆոբ հատվածները, հաճախ բերում են վերջիններիս լիպիդային թաղանթների հետ կապվելու և հետագայում ագրեգացիայի, օրինակ նեյրոդեգեներատիվ խանգարումների, նեյրոնային սթրեսի և ապոպտոզի ժամանակ։

## Տես նաև

* Լիպիդ

## Ծանոթագրություններ


## Գրականություն

* Robert B. Gennis. "Biomembranes, Molecular structure and function". Springer Verlag, New York, 1989.
* H L Scott, Jr & T J Coe. "A theoretical study of lipid-protein interactions in bilayers". Biophys J. 1983 June; 42(3): 219–224.
Կատեգորիա:Կենսաբանական թաղանթ
Կատեգորիա:Սպիտակուցներ
Կատեգորիա:Լիպիդներ
Կատեգորիա:Կենսաքիմիա