mitkä ovat perifeerisiä proteiineja
perifeerinen proteiini eli perifeeriset kalvoproteiinit ovat ryhmä biologisesti aktiivisia molekyylejä, jotka muodostuvat aminohapoista, jotka vuorovaikuttavat solukalvojen lipidikaksikon pinnan kanssa. Toisin kuin integraaliset kalvoproteiinit, perifeeriset proteiinit eivät pääse solukalvon hydrofobiseen tilaan. Sen sijaan perifeerisissä proteiineissa on erityisiä aminohapposekvenssejä, joiden avulla ne voivat houkutella lipidimolekyylien fosfaattipäitä tai integraalisia proteiineja.
kyky kiinnittyä kalvoon, mutta ei lukittua siihen mahdollistaa perifeeristen proteiinien toiminnan solukalvon pinnalla. Perifeeriset proteiinit voivat aktivoitua tai lamaantua useita eri reittejä pitkin. Monet perifeeriset proteiinit ovat myös osa monia monimutkaisia biokemiallisia reittejä. Ne voivat olla mukana liikkuvissa aineissa solun sisällä tai sen ulkopuolella, aktivoida muita proteiineja ja entsyymejä tai osallistua solun ja solun välisiin vuorovaikutuksiin.
perifeeristen proteiinien rakenne
alla olevassa kuvassa on merkitty useita perifeerisiä proteiineja. Perifeerisellä proteiinilla ei ole varmaa rakennetta, mutta sillä on useita keskeisiä piirteitä, jotka tekevät siitä perifeerisen proteiinin.
Ensinnäkin kaikki perifeeriset proteiinit liittyvät solukalvoon. Näiden proteiinien aminohapposekvenssit ovat siinä mielessä ainutlaatuisia, että ne vetävät proteiineja kalvoon, ja niillä on taipumus kerääntyä kalvon pinnalle. Näin he voivat olla oikeassa paikassa suorittamaan määrättyä toimintaansa. Kuvassa oranssit perifeeriset proteiinit nähdään kiinnittyneinä joko fosfoglyseridin lipidimolekyyleihin, jotka muodostavat lipidikaksikon, tai integraalisiin proteiineihin. Proteiini ilman näitä aminohappoalueita ei vetäisi kalvoa puoleensa. Se jakautuisi tasaisesti koko sytoplasmaan, eikä olisi perifeerinen proteiini.
toiseksi perifeerisissä proteiineissa ei ole aminohappojen hydrofobista aluetta. Tämä ja muiden aminohapporyhmien napaisuus pitävät perifeeriset proteiinit solukalvon pinnalla. Tämä johtuu fosfoglyseridien amfipaattisuudesta. Tämä tarkoittaa, että sininen ”pään” alue on polaarinen ja hydrofiilinen. Keltaiset ”hännät”, jotka muodostavat kalvon keskiosan, ovat hydrofobisia. Jotta perifeeriset proteiinit eivät imeydy kalvoon, niiden pinnalta paljastuu usein paljon hydrofiilisiä aminohappoja. Integraaliset proteiinit altistavat hydrofobisia aminohappoja keskeltä ja hydrofiilisiä aminohappoja vedelle altistuneista osista. Tämä lukitsee ne tehokkaasti kalvon sisään.
perifeeristen proteiinien tehtävät
tukevat
yksi perifeeristen proteiinien päätehtävistä on ohjata ja ylläpitää sekä solunsisäistä sytoskeletonia että solunulkoisen matriisin komponentteja. Molemmat näistä rakenteista muodostuvat sarjasta organelleja, rihmastoja ja tubuluksia. Nämä pienet rakenteet voivat tarjota jäykkyyttä tai jännitystä, mutta ne tarvitsevat jotain kiinnitettävää.
perifeeriset proteiinit voivat muodostaa tämän kiinnittymiskohdan solukalvoon. Solut käyttävät tukirankaansa ja solunulkoista matriisiaan monin tavoin. Useimmiten niitä käytetään säätelemään solun muotoa ja kokoa. Sytoskeletoni tarjoaa myös aineenvaihdunnan tuotteiden liikkumiseen liittyviä toimintoja, ja se voidaan lopettaa tai aloittaa erilaisista perifeerisistä proteiineista. Esimerkiksi Golgi-laitteeseen vastapakattu proteiinipaketti voi liikkua sytosolin läpi sytoskeletonin avulla. Kun se saavuttaa solukalvon poistettavaksi, tietyt perifeeriset proteiinit tunnistavat paketin ja aloittavat sen karkottamisen.
viestintä
solunulkoinen matriisi tarjoaa rakenteellisen tuen lisäksi myös laajan verkoston tiedon keräämiseen monissa soluissa. Esimerkiksi bakteerit käyttävät solunulkoisen matriisinsa rihmoista alkavaa reaktioketjua perifeeristen proteiinien stimulointiin. Nämä proteiinit sitten välittävät viestin integraalisille proteiineille, ja viesti kulkeutuu solun sisälle. Tässä se siirtyy toiseen perifeeriseen proteiiniin, ja lopulta käynnistyy vaste.
näin mikroskooppinen eliö tai solu voi oppia paljon lähiympäristöstään. Näin monisoluiseksi eliöksi kasvavat solut reagoivat ja lakkaavat kasvamasta sopivana ajankohtana. Perifeeriset proteiinit sekä monet muut proteiinit ja kemialliset signaalit synnyttävät ketjuuntuneita reaktioita, jotka voivat stimuloida DNA: n tai muiden organellien vastetta. Näin solu voi kasvaa enemmän, reagoida vaaraan tai jopa vapauttaa omia myrkkyjään mikroympäristönsä ja vastaanottamiensa signaalien perusteella.
lisäksi monet perifeeriset proteiinit voivat kiinnittyä ja irrota kalvosta tiettyjen tekijöiden, kuten pH: n ja lämpötilan perusteella. Tämä antaa solulle mahdollisuuden kehittää erilaisia taktiikoita eri ympäristöihin sekä kontrolloida prosesseja, kuten solujen signalointia ja hormonien vastaanottoa.
entsyymit
solukalvojen pinnalla on monia perifeerisiä proteiineja, jotka suorittavat vaikutuksen tiettyyn substraattiin. Tämä voi olla sen hajottamista tai yhdistämistä toiseen molekyyliin. Perifeeriset proteiinit, joilla on yksinkertaiset entsyymitoiminnot, ovat usein perifeerisiä proteiineja, koska niiden tuottamia molekyylejä tarvitaan solukalvon sisällä tai sen läheisyydessä. Esimerkiksi useat entsyymit, jotka säätelevät itse solukalvon synteesiä ja tuhoutumista, ovat perifeerisiä proteiineja.
Molekyylinsiirto
monet perifeeriset proteiinit osallistuvat myös pienten molekyylien tai elektronien siirtoon. Näiden proteiinien affiniteetti solukalvoon mahdollistaa reaktioiden pysymisen ahtaassa tilassa, ja ne ovat hyvin koordinoituneita. Monet elektroninsiirtoketjussa olevista proteiineista ovat perifeerisiä proteiineja. Nämä proteiinit siirtävät elektroneja integraaliproteiineista, joihin ne ovat kiinnittyneet, ja voivat siirtää elektronit toisiin proteiineihin ja molekyyleihin. Tämä varastoi tehokkaasti glykolyysin tuotteiden hajoamisesta saatavan energian helposti saatavilla oleviksi molekyyleiksi eli ATP: ksi. Muut hydrofobiset molekyylit voivat sitoutua perifeerisiin proteiineihin ja kulkeutua eri menetelmillä kalvon poikki tai läpi.
tietokilpailu
1. Defensiinit ovat hyönteisten immuunijärjestelmän tuottama molekyylityyppi. Nämä perifeeriset proteiinit kiinnittyvät bakteerisolujen pintaan ja synnyttävät pienen reiän. Tämä puolestaan murtaa solun auki, jolloin sen sisältö pääsee valumaan ulos, jolloin bakteerit kuolevat. Miksi on tärkeää, että defensiinit ovat perifeerisiä proteiineja?
A. sillä ei ole merkitystä
B. perifeeriset proteiinit vetävät puoleensa solukalvoja, joissa ne toimivat
C. defensiiniproteiinien täytyy integroitua kalvoon
2. Miksi perifeeristen proteiinien pinnalla on hydrofiilisiä eikä hydrofobisia aminohappoja?
A. muodostaa sidoksia solukalvon hydrofiilisen alueen kanssa
B. lukita itsensä kalvoon
C. estää molekyyliä irtautumasta kalvosta
3. Mikä on tärkein ero integraalisen proteiinin ja perifeerisen proteiinin välillä?
A. Integraaliproteiinit istuvat solun pinnalla
B. perifeeriset proteiinit risteytyvät solukalvon
C. Integraaliproteiinit risteytyvät kalvon hydrofobiselle alueelle
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., Bretscher, A., . . . Matsudaira, P. (2008). Molecular Cell Biology (6.). New York: W. H. Freeman and Company.
- McMahon, M. J., Kofranek, A. M., & Rubatzky, V. E. (2011). Plant Science: Growth, Development, and Utilization of Cultured Plants (5.). Prentince Hall.
- Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2008). Biokemian periaatteet. New York: W. H. Freeman and Company.