Caratteristiche proteine di membrana
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- Rebecca Monaco
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1 Caratteristiche proteine di membrana
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3 3.4 Membrane proteins! Each cell membrane has a set of specific membrane proteins that allows the membrane to carry out its distinctive activities.! Types are:! Integral! Transmembrane domain (TMD), single pass! Multiple TMDs, multi-pass! Lipid anchored: covalently attached hydrocarbon chains! Peripheral: associated with membranes through interactions with integral proteins!
4 ph or salt Peripheral proteins are removed by ph or salt Integral proteins are solubilized only with detergent
5 Two types of detergent: Nonionic: preserves native structure & interactions Ionic:denatures proteins
6 Anatomy of a Transmembrane Domain (TMD): eg. Glycophorin Approx. 20 hydrophobic amino acids Forms alpha helix-> extends about 4 nm Notes: charges prevent slippage Side chains interact w/ acyl chains (hydrophobic Van der Waals) C=O & imino NH of helix are H-bonded Figure 3-33!
7 ΔG O TR = -RT ln SH 2 O S etan ΔH ΔS ΔG CH 4 benzene CH 4 etere C 2 H 6 benzene CH 4 acqua CH 4 acqua C 2 H 6 acqua
8 Cambiamenti di energia libera per il trasferimento di vari composti dall etanolo all acqua a 25 O C COMPOSTO ΔG (kcal/mole) ΔG 1 (kcal/mole) Glicina Alanina Valina Leucina Isoleucina Fenilalanina Prolina Contributo di un gruppo CH 2 Etano Metano Etano-Metano Alanina-Glicina Leucina-Valina
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11 Prediction of a transmembrane domain By sequence analysis: hydropathy plot hydropathy Amino acids # (from N to C)...KRLLLLIFTVVFVYFFVIIFAIED... Program moves window Over sequence & calculates Hydrophobic index
12 Bacteriorhodopsin: example of multipass (7 TMDs) Light->conf ->H+ pumping through pore (!)
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16 RUOLO DELLA SEQUENZA AMINOACIDICA PER L INSERIMENTO IN UN DOPPIO STRATO LIPIDICO Nature Gunnar von Heijne Qual è il codice che permette di determinare se Un segmento deve essere integrato nella Membrana?
17 TM2a blocca il canale
18 SEC 61
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20 Quantificazione di efficienza di incorporazione in membrana Inserimento di segmento H fiancheggiato da due siti di glicosilazione introdotto in leader peptidase ( LEP ) Sistema: microsomi pancreas di cane H costituito da nl e (19-n)A
21 Il grado di inserimento in membrana del segmento H è misurato Dal grado di glicosilazione valutato per SDS-PAGE gels K app = f 1 /f 2 ΔG = - RT ln K app Analizzati segmenti del tipo GGPG-(L n A 19-n )-GGPG con n 0-7 I plasmidi codificanti i segmenti Lep-H sono stati trascritti e tradotti In presenza e assenza microsomi
22 Relazione lineare tra ΔG e numero di residui di leu nel segmento Valore dipende da posizione di leucina ΔG app = -0.66n = nδg leu + ( 19-n) ΔG ala + ΔG flank = n (ΔG leu - ΔG ala ) + 19ΔG ala + ΔG flank ΔG ala = 0.1 Kcal/mol ΔG leu = -0.6 Kcal/mol
23 Scala di preferenza di inserzione in doppio strato per aa Situati al centro del segmento
24 Correlazione tra valori di ΔG sperimentali e ΔG valutati da scala biofisica
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26 Sistemi di trasporto di membrana
27 Sistemi di trasporto di membrana Diffusione semplice processo spontaneo non mediato)
28 Il trasporto segue il gradiente di concentrazione
29 Diffusione semplice Non sono richieste proteine particolari Le specie trasportate si muovono seguendo il gradiente di concentrazione; da [C] più alto a [C] minore Spesso, bassi coefficienti di permeabilità Poche specie diffondono efficacemente per questa via (molecole non polari, gas )
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31 Sistemi di trasporto di membrana Diffusione (processo spontaneo non mediato) Diffusione facilitata o trasporto passivo Canali e pori Trasporto attivo Primario Secondario
32 Trasporto di membrana diffusione semplice diffusione facilitata
33 Trasporto passivo (diffusione facilitata) Come per le reazioni che richiedono enzimi, la diffusione può essere possibile dal punto di vista termodinamico, poco probabile dal punto di vista cinetico.
34 Trasporto passivo (diffusione facilitata) I soluti si muovono secondo gradiente (direzione favorita termodinamicamente) Proteine aumentano la velocità di trasporto (confronta con gli enzimi) Il trasporto mostra cinetiche di saturazione
35 Trasporti mediati e non mediati: differenze Velocità Specificità Saturazione Inibizione
36 Trasporto glucosio
37 La velocità di ingresso del glucosio nell eritrocita dipende dalla Concentrazione esterna
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39 Il trasportatore del glucosio è specifico per il D-glucosio per il quale Ha una Kt 1.5 mm La concentrazione del glucosio nel sangue è 4-5 mm quindi Glut1 È quasi sempre saturo e la velocità del trasporto è vicino a Vmax Il trasportatore è anche fortemente selettivo la Kt per L-glucosio È circa 3000 mm Il Glut 1 ha quindi le seguenti caratteristiche 1) alta velocità di diffusione nella direzione del gradiente 2) è saturabile 3) è altamente specifico
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CARBOIDRATI ZUCCHERO SACCARIDE GLUCIDE CARBOIDRATO C H O carboidrati C n H 2n O n H C O C O Il glucosio è un monosaccaride con 6 atomi di carbonio GLUCOSIO Forma ciclica Forma lineare a ph 7 circa lo 0,0026%
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