czym są białka obwodowe
białka obwodowe, czyli białka błony obwodowej, są grupą biologicznie aktywnych cząsteczek utworzonych z aminokwasów, które oddziałują z powierzchnią dwuwarstwy lipidowej błon komórkowych. W przeciwieństwie do integralnych białek błonowych, białka obwodowe nie wchodzą do przestrzeni hydrofobowej w obrębie błony komórkowej. Zamiast tego, białka obwodowe mają specyficzne sekwencje aminokwasów, które pozwalają im przyciągać do główek fosforanowych cząsteczek lipidowych lub do integralnych białek.
zdolność do przyłączania się do błony, ale nie jest do niej zablokowana, pozwala białkom obwodowym pracować na powierzchni błony komórkowej. Białka obwodowe mogą być aktywowane lub wyłączone za pomocą wielu różnych szlaków. Wiele białek obwodowych jest również częścią wielu złożonych szlaków biochemicznych. Mogą być zaangażowane w przenoszenie substancji wewnątrz lub na zewnątrz komórki, aktywować inne białka i enzymy, lub być zaangażowane w interakcje między komórkami.
struktura białek obwodowych
na poniższym obrazku oznaczono kilka białek obwodowych. Białko peryferyjne nie ma określonej struktury, ale ma kilka kluczowych aspektów, które czynią z niego białko peryferyjne.
Po Pierwsze, wszystkie białka obwodowe są związane z błoną komórkową. Sekwencje aminokwasowe tych białek są unikalne, ponieważ przyciągają białka do błony i mają tendencję do gromadzenia się na powierzchni błony. Dzięki temu mogą być we właściwym miejscu do przeprowadzenia wyznaczonego działania. Na obrazie pomarańczowe białka obwodowe są widoczne przyłączone do cząsteczek lipidowych fosfoglicerydów, które tworzą dwuwarstwę lipidową, lub do integralnych białek. Białko bez tych obszarów aminokwasów nie byłoby przyciągane do błony. Byłby równomiernie rozłożony w całej cytoplazmie i nie byłby białkiem obwodowym.
Po Drugie, białka obwodowe nie mają hydrofobowego regionu aminokwasów. To, jak i polaryzacja innych grup aminokwasowych, utrzymuje białka obwodowe na powierzchni błony komórkowej. Wynika to z amfipatycznej natury fosfoglicerydów. Oznacza to, że niebieski region „głowy” jest polarny i hydrofilowy. Żółte „ogony”, które stanowią środek błony, są hydrofobowe. Aby uniknąć zasysania do błony, białka obwodowe często mają dużo hydrofilowych aminokwasów odsłoniętych na ich powierzchni. Integralne białka narażają aminokwasy hydrofobowe w środku, a aminokwasy hydrofilowe na częściach narażonych na działanie wody. To skutecznie blokuje je w membranie.
funkcje białek obwodowych
wsparcie
jedną z głównych ról białek obwodowych jest kierowanie i utrzymywanie zarówno wewnątrzkomórkowego cytoszkieletu, jak i składników macierzy zewnątrzkomórkowej. Obie te struktury są tworzone przez szereg organelli, włókien i kanalików. Te małe struktury mogą zapewnić sztywność lub napięcie, ale potrzebują czegoś do przymocowania.
białka obwodowe mogą zapewnić ten punkt przyłączenia do błony komórkowej. Komórki wykorzystują swój cytoszkielet i macierz pozakomórkową na wiele sposobów. Najczęściej służą do kontrolowania kształtu i wielkości komórki. Cytoszkielet zapewnia również funkcje przemieszczania się produktów metabolizmu i może być zakończony lub zainicjowany z różnych białek obwodowych. Na przykład, pakiet białek świeżo zapakowanych w aparacie Golgiego może przemieszczać się przez cytosol za pomocą cytoszkieletu. Gdy dotrze do błony komórkowej, która ma zostać wydalona, określone białka obwodowe rozpoznają pakiet i rozpoczynają proces wydalania go.
Komunikacja
macierz zewnątrzkomórkowa, oprócz zapewnienia wsparcia strukturalnego, jest również rozległą siecią gromadzenia informacji w wielu komórkach. Bakterie, na przykład, wykorzystują łańcuch reakcji zaczynający się w włókna ich macierzy zewnątrzkomórkowej do stymulowania białek obwodowych. Białka te następnie przekazują wiadomość do białek integralnych, a wiadomość jest przenoszona wewnątrz komórki. Tutaj jest przekazywana do innego białka obwodowego i ostatecznie inicjowana jest odpowiedź.
w ten sposób mikroskopijny organizm lub komórka może dowiedzieć się wiele o swoim najbliższym otoczeniu. W ten sposób komórki rosnące razem w celu utworzenia organizmu wielokomórkowego reagują i przestają rosnąć w odpowiednim czasie. Białka obwodowe, jak również wiele innych białek i sygnałów chemicznych, tworzą łańcuchowe reakcje, które mogą stymulować odpowiedź z DNA lub innych organelli. W ten sposób komórka może rosnąć więcej, reagować na niebezpieczeństwo, a nawet uwalniać własne toksyny w oparciu o mikrośrodowisko i sygnały, które otrzymuje.
ponadto wiele białek obwodowych może przyłączać się i odłączać od błony, w oparciu o pewne czynniki, takie jak pH i temperatura. Pozwala to komórce opracować różne taktyki dla różnych środowisk, a także procesy kontrolne, takie jak sygnalizacja komórkowa i odbiór hormonów.
enzymy
wiele białek obwodowych istnieje na powierzchni błon komórkowych, aby przeprowadzić działanie na określony substrat. Może to być rozbicie go lub połączenie go z inną cząsteczką. Białka obwodowe o prostych funkcjach enzymatycznych są często białkami obwodowymi, ponieważ cząsteczki, które wytwarzają, są potrzebne w błonie komórkowej lub blisko niej. Na przykład kilka enzymów, które kontrolują syntezę i niszczenie błony komórkowej, to białka obwodowe.
przenoszenie cząsteczek
wiele białek obwodowych jest również zaangażowanych w przenoszenie małych cząsteczek lub elektronów. Białka te, ze względu na ich powinowactwo do błony komórkowej, pozwalają reakcjom pozostać w ciasnej przestrzeni i być wysoce skoordynowane. Wiele białek znajdujących się w łańcuchu transportu elektronów to białka obwodowe. Białka te przenoszą elektrony z białek integralnych, do których są przyłączone i mogą przekazywać elektrony innym białkom i cząsteczkom. Skutecznie magazynuje to energię z rozpadu produktów glikolizy na łatwo dostępne cząsteczki, czyli ATP. Inne cząsteczki, które są hydrofobowe, mogą wiązać się z białkami obwodowymi i być przekazywane różnymi metodami przez lub przez błonę.
Quiz
1. Defensyny są rodzajem cząsteczki wytwarzanej przez układ odpornościowy owadów. Te białka obwodowe przyłączają się do powierzchni komórek bakteryjnych i tworzą mały otwór. To z kolei rozbija komórkę, pozwalając jej zawartość na drenaż, zabijając bakterie. Dlaczego ważne jest, aby defensyny były białkami obwodowymi?
A. nie ma znaczenia
B. białka obwodowe są przyciągane do błon komórkowych, gdzie działają
C. białka defenzyny muszą integrować się z błoną
2. Dlaczego białka obwodowe mają hydrofilowe, a nie hydrofobowe aminokwasy na swojej powierzchni?
A. Aby utworzyć wiązania z regionem hydrofilowym błony komórkowej
B. Aby zablokować się z błoną
C. Aby powstrzymać odłączanie się cząsteczki od błony
3. Jaka jest główna różnica między białkiem integralnym a białkiem obwodowym?
A. białka integralne znajdują się na powierzchni komórki
B. białka obwodowe krzyżują się z błoną komórkową
C. białka integralne krzyżują się z hydrofobowym regionem błony
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., Bretscher, A., . . . Matsudaira, P. (2008). Molecular Cell Biology (6th ed.). New York: W. H. Freeman and Company.
- McMahon, M. J., Kofranek, A. M.,& Rubatzky, V. E. (2011). Plant Science: Growth, Development, and Utilization of Cultivated Plants (5th ed.). Boston: Prentince Hall.
- Nelson, D. L.,& Zasady Biochemii. New York: W. H. Freeman and Company.