Бета-цилиндар

Бета-цилиндар — бета-плоча составена од тандемски повторувања кои се вртат и намотуваат за да формираат затворена тороидна структура, во која првата бета нишка водородно е поврзана за последната бета нишка. Во многу бета цилиндри, бета нишките се антипаралелни. Повеќето белковини кои содржат бета цилиндри се растворливи во вода и често врзуваат хидрофобни лиганди во центарот на цилиндарот, како кај липокалините. Други, пак, се хидрофобни и се наоѓаат во составот на клеточните мембрани, како што е случајот со порините. Кај Грам-негативните бактерии околу 2-3% од гените кодираат за порини со структура на бета цилиндар.
Во многу случаи, бета нишките содржат наизменично распоредени поларни и неполарни аминокиселини, така што хидрофобните аминокиселински остатоци се ориентирани кон внатрешноста на цилиндарот за да формираат хидрофобно јадро, а поларните аминокиселински остатоци се ориентирани кон надворешноста на цилиндарот. Кај порините и другите мембрански белковини што содржат бета цилиндри, оваа шема е обратна; т.е. хидрофобните аминокиселински остатоци се ориентирани кон надворешноста на цилиндарот, каде стапуваат во контакт со околните липиди, а хидрофилните аминокиселински остатоци се ориентирани кон внатрешната водена пора.
Сите бета цилиндри може да се класифицираат во однос на два параметра: бројот на бета нишки во бета-плочата, ''n'', и „бројот на смолкнување“, ''S'', кој е мерка за смолкнувањето на бета нишките во бета-плочата. Овие два параметра (''n'' и ''S'') се поврзани со аголот на наклон на бета нишките во однос на оската на цилиндарот.
1 Видови
1.1 Нагоре-надолу
Нагоре-надолу цилиндрите имаат наједноставна топологија на бета цилиндар и се состојат од серија на бета нишки, од кои секоја е водородно поврзана со нишките непосредно пред и по неа во првичната низа.
1.2 Склоп на „швајцарски ролат“
Склопот на „швајцарски ролат“ обично се состои од осум бета нишки кои се распоредени во две бета плочи, од кои секоја содржи по четири нишки. Соседните нишки во низата наизменично се менуваат помеѓу двете бета плочи, така што тие се „завиткани“ во три димензии, формирајќи цилиндар.
2 Примери
2.1 Порини
Нагоре-надолу бета цилиндри со шеснаесет или осумнаесет бета нишки се среќаваат кај порините, кои функционираат како транспортери за јони и мали молекули кои не можат да дифундираат низ клеточната мембрана. Овие белковини се среќаваат во надворешните мембрани на Грам-негативните бактерии, хлоропластите и митохондриите. Централната пора на белковината, понекогаш позната и како ''прозорче'', се состои од наелектризирани аминокиселински остатоци, поредени на тој начин што позитивните и негативните полнежи се наоѓаат на спротивните страни на пората. Помеѓу две бета нишки се наоѓа една долга петелка која делумно го затвора (блокира) централниот канал; нејзината точно одредена должина и конформација помага во дискриминацијата на молекулите кои минуваат низ транспортерот.
2.2 Транслокази на пребелковини
Бета цилиндрите, исто така, функционираат во рамките на органелите, како митохондриите и хлоропластите, за транспорт на белковини. Во рамките на митохондријата постојат два комплекси кои во структурата имаат бета цилиндар; Tom40 (Транслоказа на надворешната мембрана) и Sam50 (Машинерија за сортирање и асемблирање). Кај хлоропластот постојат слични комплекси што содржат бета цилиндар, а најдобро опишан е Toc75 на TOC комплексот (Транслокон на надворешната мембрана на хлоропластите).
2.3 Липокалини
Липокалините се белковини со нагоре-надолу бета цилиндри со, најчесто, осум бета нишки, кои се излачуваат во вонклеточната средина. Нивна карактеристична особина е способноста да врзуваат и транспортираат мали хидрофобни молекули во каликсот на цилиндарот. Примери за оваа белковинска фамилија се ретинол-врзувачките белковини (RBPs) и големите уринарни белковини (англ. Major urinary proteins - Mups). RBP врзува и транспортира ретинол (витамин А), додека Mups врзуваат голем број на мали, органски феромони, вклучувајќи ги 2-''sec''-бутил-4,5-дихидротиазол (скратено, SBT или DHT), 6-хидрокси-6-метил-3-хептанон (HMH) и 2,3 дихидро-ексо-бревикомин (DHB).
3 Број на смолкнување
Еден лист хартија може да се обликува во цилиндар на тој начин што ќе се приближат спротивните страни. Двата раба се спојуваат за да формираат линија. Ако се лизгаат двата раба паралелно со таа линија се формира смолкнување. На сличен начин, бета цилиндарот се формира со спојување на рабовите на бета-плочата. Ако тие рабови се поместени, се создава смолкнување.
Слична дефиниција на смолкнување се користи и во геологијата, каде смолкувањето се однесува на поместување во склоп на карпата, нормално на површината на карпата. Во физиката, степенот на поместување се нарекува изобличување, а има единица мерка должина. За бројот на смолкнување кај бета цилиндрите, поместувањето се мери со единица мерка од еден аминокиселински остаток.
Одредувањето на бројот на смолкнување се врши под претпоставка дека секоја аминокиселина во една бета нишка на бета-плочата е соседна само на една аминокиселина во соседната бета нишка (оваа претпоставка не важи доколку, на пример, има присуство на бета испакнатина). За илустрирација, ''S'' ќе биде пресметан за зелената флуоресцентна белковина (англ. green fluorescent protein - GFP). Оваа белковина е избрана бидејќи нејзиниот бета цилиндар содржи и паралелни и антипаралелни бета нишки. За да се утврди кои аминокиселински остатоци се соседни во бета нишките, се одредува локацијата на водородните врски.
Водородните врски помеѓу бета нишките може да се прикажат во табела. Секоја колона ги содржи аминокиселинските остатоци на една бета нишка (првата нишка се повторува во последната колона). Стрелките ги прикажуваат водородните врски. Релативната насока на секоја нишка е наведена со знаците „+“ и „-“ на дното од табелата. Освен нишките 1 и 6, сите други нишки се антипаралелни. Паралелната интеракција помеѓу нишките 1 и 6 е одговорна за различноста во шемата на водородното поврзување. (Некои стрелки недостасуваат, бидејќи не биле идентификувани сите очекувани водородни врски. Нестандардните аминокиселини се означени со "?") Страничните ланци кои се насочени кон надворешноста на цилиндарот се одбележани со задебелени букви.
Да не беше присутно смолкнување во овој бета цилиндар, тогаш аминокиселинскиот остаток 12 V, да речеме, во нишката 1 треба во последната нишка да заврши на истото ниво на кое почнал. Меѓутоа, поради смолкнувањето, 12 V не е на истото ниво: тој е 14 остатоци повисоко одошто започнал, па затоа неговиот број на смолкување, ''S'', изнесува 14.
4 Наводи
4.1 Дополнителна литература
***