Войти
Взаимодействие белок-липид - это влияние мембранных белков на липид физическое состояние или наоборот.
Вопросы, которые имеют отношение к пониманию структуры и функции мембраны: 1) Связываются ли внутренние мембранные белки с липидами (см. кольцевая липидная оболочка ), и какова природа липидного слоя, прилегающего к белку? 2) Оказывают ли мембранные белки дальнодействующие эффекты на порядок или динамику мембранных липидов? 3) Как липиды влияют на структуру и / или функцию мембранных белков? 4) Как белки периферической мембраны, которые связываются с поверхностью слоя, взаимодействуют с липидами и влияют на их поведение?
Большие исследовательские усилия включает в себя подходы, позволяющие узнать, имеют ли белки сайты связывания, специфичные для определенных липидов, и можно ли считать белково-липидные комплексы долгоживущими, порядка времени, необходимого для обновления типичного фермента, то есть 10 сек. Теперь это известно благодаря использованию методов H-ЯМР, ESR и флуоресцентных методов.
Для измерения относительной аффинности связывания липидов со специфическими мембранными белками используются два подхода. Они включают использование аналогов липидов в восстановленных фосфолипидах везикулах, содержащих интересующий белок: 1) Спин-меченные фосфолипиды ограничиваются движением, когда они прилегают к мембране белки. Результатом является уширенная компонента в спектре ЭПР. Экспериментальный спектр может быть проанализирован как сумма двух компонентов, быстро переворачивающегося вида в «основной» липидной фазе с резким спектром и компонента , ограниченного движением, смежного с белком. Денатурация мембранного белка вызывает дальнейшее расширение спектра спиновых меток ESR и проливает больше света на взаимодействия мембранных липидов и белков. 2) Спин-меченые и бромированные липидные производные способны гасить внутреннюю флуоресценцию триптофана из мембранных белков. Эффективность тушения зависит от расстояния между производным липида и флуоресцентными триптофанами.
Большинство экспериментов H-ЯМР с дейтерированными фосфолипидами демонстрируют, что присутствие белков мало влияет на любой из параметров порядка липидов в бислое или липидную динамику, измеренную по временам релаксации. Общее мнение, полученное в результате экспериментов ЯМР, таково: 1) скорость обмена между граничными и свободными липидами быстрая (10 сек), 2) что параметры порядка связанного липида практически не зависят от его соседства с белками, 3) что динамика переориентаций ацильной цепи замедляется незначительно в диапазоне частоты 10 секунд, и 4) ориентация и динамика полярных головных групп аналогичным образом не подвержены никаким существенным изменениям, будучи смежными с трансмембранными белками. Спектр 13С-ЯМР также дает информацию о специфических липидно-белковых взаимодействиях биомембран
Недавние результаты с использованием немеченых оптических методов, таких как интерферометрия двойной поляризации, которые измеряют двулучепреломление (или порядок) в липидных бислоев были использованы для демонстрации того, как взаимодействия пептидов и белков могут влиять на порядок бислоя, в частности, демонстрируя связь в реальном времени с двухслойным и критической концентрацией пептида, после которой пептиды проникают и нарушают порядок бислоя.
Твердотельные методы ЯМР могут дать подробную информацию о динамике отдельных аминокислотных остатков внутри мембранного белка. Однако для этих методов могут потребоваться большие количества (100–200 мг) изотопно-меченых белков, и они наиболее информативны при применении к небольшим белкам, где возможно определение спектроскопии.
Многие белки периферической мембраны связываются с мембраной, главным образом, посредством взаимодействий с интегральными белками мембраны. Но существует разнообразная группа белков, которые непосредственно взаимодействуют с поверхностью липидного бислоя. Некоторые, такие как основной белок миелина и спектрин, играют в основном структурные роли. Ряд водорастворимых белков может связываться с поверхностью бислоя временно или при определенных условиях.
Процессы неправильной укладки, обычно обнажающие гидрофобные области белков, часто связаны со связыванием с липидными мембранами и последующей агрегацией, например, во время нейродегенеративных расстройств, нервного стресса и апоптоз.
