Медицинанын келечеги – бул белгилүү бир оорунун өнүгүшүнө жана жүрүшүнө жооп берген жеке клетка системаларына тандалма таасир этүүнүн жекелештирилген ыкмалары. Бул учурда терапиялык максаттардын негизги классы клеткага түздөн-түз сигнал берүүнү камсыз кылуу үчүн жооптуу структуралар катары клетка мембранасынын белоктору болуп саналат. Азыртадан эле дары дээрлик жарымы клетка кабыкчалары таасир этет, жана келечекте алардын көбү гана болот. Бул макала мембраналык белоктордун биологиялык ролу менен таанышууга арналган.
Клетка мембранасынын түзүлүшү жана кызматы
Мектеп курсунан көптөр дененин структуралык бирдиги – клетканын түзүлүшүн эстешет. Тирүү клетканын түзүлүшүндө өзгөчө орунду клетка ичиндеги мейкиндикти чөйрөдөн бөлүп турган плазмалемма (мембран) ээлейт. Ошентип, анын негизги милдети клетка мазмуну менен клеткадан тышкаркы мейкиндиктин ортосунда тосмо түзүү болуп саналат. Бирок бул плазмалемманын жалгыз функциясы эмес. байланыштуу башка мембрана милдеттерин арасындабиринчи кезекте мембраналык белоктор менен бөлүп чыгарат:
- Коргоочу (антигендерди байлап, алардын клетканын ичине киришин алдын алат).
- Ташуу (клетка менен айлана-чөйрөнүн ортосундагы заттардын алмашуусун камсыз кылуу).
- Сигнал (курулган рецептордук белок комплекстери клетканын кыжырдануусун жана анын ар кандай тышкы таасирлерге жообун камсыз кылат).
- Энергия - энергиянын ар кандай формаларынын трансформациясы: механикалык (жегиче жана кирпик), электрдик (нерв импульсу) жана химиялык (аденозин-трифосфор кислотасынын молекулаларынын синтези).
- Байланыш (десмосомаларды жана плазмодесматаларды, ошондой эле плазмолемманын бүктөлүштөрүн жана чыгыштарын колдонуу менен клеткалардын ортосундагы байланышты камсыз кылуу).
Мембраналардын түзүлүшү
Клетка мембранасы липиддердин кош катмары. Кош катмар липиддердин молекуласында ар кандай касиетке ээ эки бөлүктүн – гидрофильдүү жана гидрофобдук бөлүмдүн болушунан улам пайда болот. Мембраналардын сырткы катмарын гидрофилдик касиетке ээ полярдык «баштар» түзөт, ал эми липиддердин гидрофобдук «куйруктары» кош катмардын ичинде бурулат. Липиддерден тышкары мембраналардын түзүлүшүнө белоктор кирет. 1972-жылы америкалык микробиологдор С. Д. Ырчы (С. Джонатан Сингер) жана Г. Л. Николсон (Гарт Л. Никольсон) мембрананын структурасынын суюк-мозаикалык моделин сунуш кылган, ага ылайык мембрана белоктору липиддик кош катмарда «сүзөт». Бул модель немис биологу Кай Симонс (1997) тарабынан кошулган белоктор (липиддик салдар) менен белгилүү, тыгызыраак аймактардын пайда болушу жагынан толукталган.
Мембраналык белоктордун мейкиндик түзүлүшү
Ар кандай клеткаларда липиддер менен белоктордун катышы ар кандай (кургак салмагы боюнча белоктордун 25тен 75%ке чейин) жана алар бирдей эмес жайгашат. Жайгашкан жери боюнча белоктор төмөнкүлөр болушу мүмкүн:
- Интегралдык (трансмембраналык) - мембранага салынган. Ошол эле учурда алар мембранадан, кээде кайра-кайра өтөт. Алардын клеткадан тышкаркы аймактары көбүнчө гликопротеиндик кластерлерди түзгөн олигосахарид чынжырларын алып жүрүшөт.
- Перифериялык - негизинен мембраналардын ички тарабында жайгашкан. Мембраналык липиддер менен байланыш кайтуучу суутек байланыштары менен камсыз кылынат.
- Анкердик - негизинен клетканын сыртында жайгашкан жана аларды бетинде кармап турган "казык" бул кош катмарга чөмүлгөн липиддик молекула.
Функционалдык жана жоопкерчилик
Мембраналык белоктордун биологиялык ролу ар түрдүү жана алардын түзүлүшүнө жана жайгашкан жерине жараша болот. Аларга рецептордук белоктор, канал белоктору (иондук жана пориндер), транспорттор, кыймылдаткычтар жана структуралык белок кластерлери кирет. Мембраналык белок рецепторлорунун бардык түрлөрү кандайдыр бир таасирге жооп кылып, мейкиндик түзүлүшүн өзгөртүп, клетканын реакциясын түзөт. Мисалы, инсулин рецептору глюкозанын клеткага киришин жөнгө салат, ал эми көрүү органынын сезгич клеткаларындагы родопсин нерв импульсунун пайда болушуна алып келген реакциялардын каскадын козгойт. Мембраналык белок каналдарынын ролу иондорду ташуу жана ички жана тышкы чөйрөнүн ортосундагы алардын концентрациясындагы айырманы (градиент) сактоо болуп саналат. Мисалы,натрий-калий насостору тиешелүү иондордун алмашуусун жана заттардын активдүү ташылышын камсыз кылат. Пориндер - белоктор аркылуу - суунун молекулаларын, транспортерлер - кээ бир заттарды концентрация градиентине каршы өткөрүп берүүгө катышат. Бактерияларда жана жөнөкөй клеткаларда желектин кыймылы молекулалык белок кыймылдаткычтары менен камсыз кылынат. Структуралык мембрана белоктору мембрананын өзүн колдойт жана башка плазма мембрана белокторунун өз ара аракеттенүүсүн камсыздайт.
Мембраналык белоктор, белок мембранасы
Мембрана динамикалык жана өтө активдүү чөйрө, андагы жайгашкан жана иштеген белоктор үчүн инерттүү матрица эмес. Ал мембраналык белоктордун ишине олуттуу таасир этет, ал эми липиддик салдар кыймылдап, белок молекулаларынын жаңы ассоциативдик байланыштарын түзүшөт. Көптөгөн белоктор жөн эле өнөктөштөрсүз иштешпейт жана алардын молекулалар аралык өз ара аракеттенүүсү мембраналардын липиддик катмарынын табияты менен камсыз кылынат, анын структуралык түзүлүшү өз кезегинде структуралык белоктордон көз каранды. Өз ара аракеттенүүнүн жана өз ара көз карандылыктын бул назик механизминин бузулушу мембраналык белоктордун иштешинин бузулушуна жана кант диабети жана залалдуу шишик сыяктуу бир катар ооруларга алып келет.
Структуралык уюм
Мембраналык белоктордун структурасы жана структурасы жөнүндөгү заманбап идеялар мембрананын перифериялык бөлүгүндө алардын көбү сейрек бирден, көбүнчө бир нече байланышкан олигомеризациялоочу альфа-спиральдардан турганына негизделген. Мындан тышкары, дал ушул структура функциянын аткарылышынын ачкычы болуп саналат. Бирок бул белоктордун түрү боюнча классификациясыструктуралар дагы көптөгөн сюрприздерди алып келиши мүмкүн. Жүздөн ашык сүрөттөлгөн протеиндердин ичинен олигомеризациянын түрү боюнча эң көп изилденген мембраналык протеин гликофорин А (эритроцит протеин) болуп саналат. Трансмембраналык белоктор үчүн абал татаалыраак көрүнөт – бир гана белок сүрөттөлгөн (бактериялардын фотосинтездик реакция борбору – бактериорходопсин). Мембраналык белоктордун жогорку молекулярдык салмагын (10-240 миң дальтон) эске алуу менен, молекулярдык биологдор изилдөө үчүн кеңири талаага ээ.
Уюлдук сигнал системалары
Плазма мембранасынын бардык белокторунун арасында рецептордук белоктор өзгөчө орунду ээлейт. Клеткага кайсы сигналдар кирип, кайсынысы кирбей турганын ошолор жөнгө салат. Бардык көп клеткалуу жана кээ бир бактерияларда маалымат атайын молекулалар (сигнал) аркылуу берилет. Бул сигнал агенттеринин арасында гормондор (клеткалар тарабынан атайын бөлүнүп чыккан белоктор), белок эмес түзүлүштөр жана жеке иондор бар. Акыркысы кошуна клеткалар жабыркап, организмдин негизги коргонуу механизми болгон оору синдрому түрүндөгү реакциялардын каскадын козгогондо бөлүнүп чыгышы мүмкүн.
Фармакологиянын максаттары
Бул мембраналык белоктор фармакологиянын негизги максаты болуп саналат, анткени алар сигналдардын көбү өтүүчү чекиттер болуп саналат. Дары-дармекти "максаттоо", анын жогорку селективдүүлүгүн камсыз кылуу - бул фармакологиялык агентти түзүүдөгү негизги милдет. Кабылдагычтын белгилүү бир түрүнө, ал тургай, бир түрүнө гана тандалма таасир дене клеткаларынын бир гана түрүнө таасир этет. Мындай тандоомисалы, шишик клеткаларын кадимки клеткалардан айырмалай алат.
Келечектин дарылары
Мембраналык белоктордун касиеттери жана өзгөчөлүктөрү жаңы муундагы дарыларды жасоодо колдонулууда. Бул технологиялар бири-бири менен "кайчылаш" бир нече молекулалардан же нанобөлүкчөлөрдөн модулдук фармакологиялык структураларды түзүүгө негизделген. "Будалоо" бөлүгү клетка мембранасындагы белгилүү бир рецептордук белокторду тааныйт (мисалы, онкологиялык оорулардын өнүгүшүнө байланыштуу). Бул бөлүккө клеткадагы протеинди өндүрүү процесстеринде мембрананы бузуучу агент же блокатор кошулат. Апоптоздун (өзүнүн өлүмүнүн программасы) же клетка ичиндеги трансформациялардын каскадынын башка механизминин өнүгүшү фармакологиялык агенттин таасири каалаган натыйжага алып келет. Натыйжада бизде минималдуу терс таасирлери бар дары бар. Мындай рак менен күрөшүүчү биринчи дарылар клиникалык сыноолордон өтүп жатат жана жакында өтө эффективдүү терапияга айланат.
Структуралык геномика
Белок молекулаларынын заманбап илими барган сайын маалыматтык технологияга өтүп баратат. Изилдөөнүн кеңири жолу – компьютердик маалымат базаларында сактала турган нерселердин баарын изилдөө жана сүрөттөө жана андан кийин бул билимди колдонуунун жолдорун издөө – бул заманбап молекулярдык биологдордун максаты. Мындан он беш жыл мурун глобалдык адам геному долбоору башталган жана бизде адам генинин ырааттуу картасы бар. аныктоого багытталган экинчи долбоорбардык «негизги белуктердун» мейкиндик структурасы - структуралык геномика али толук эмес. Мейкиндик структурасы ушул убакка чейин адамдын беш миллиондон ашык белокунун 60 миңи үчүн гана аныкталган. Илимпоздор лосось гени менен жарык чачкан чочколорду жана суукка чыдамдуу помидорлорду гана өстүрүшкөнү менен, структуралык геномика технологиялары илимий билимдердин этабы бойдон калууда, аларды практикалык колдонуу көпкө күттүрбөйт.
