Membrana oqsillari

Hujayra membranasi

Hujayra membranasi qalinligi 7,5-10 nm gacha boʻlib, faqat elektron mikroskopda koʻrinadi. Oʻzgaruvchan mozaik modelga ega membrana asosan fosfolipid, xolesterol hamda oqsillardan tuzilgan. Shuningdek, juda kam foizlarda uglevodlar ham uchraydi. Membrana fosfolipidlari ikki qavat boʻlib, amfipatik hisoblanadi (yaʼni gidrofil va gidrofob xususiyatga ega). Fosfolipidlarning gidrofil qismlari hujayra tashqarisiga hamda sitoplazmatik matrixga qaragan boʻlsa, ikki gidrofob (suvga chidamsiz) uzun zanjirli yogʻ kislotalari membrana ichki tomonida joylashadi (toʻgʻri yoʻnalishda-toʻyingan va buralgan-toʻyinmagan). Xolesterol molekulalari esa fosfolipidning yogʻ kislotalari orasida joylashib, ularning xarakatini chegaralaydi.^[1]

Membrana oqsili turlari

Hujayraning asosiy molekulyar komponentlaridan biri hisoblangan oqsillar membrana massasining 50% gacha qismini tashkil etadi. Membrana oqsillarining ikki turi farqlanadi: integral va periferik.^[2]

Integral oqsillar

Integral oqsillar – bilipid qavatda joylashadi va aksariyat hollarda membranani butunligicha kesib oʻtadi. Membranani toʻliqligicha kesib oʻtgan oqsillar transmembranal oqsillar deyiladi. (integral oqsillarga eritrotsit membranasida uchrovchi A, B, C, E turlari maʼlum boʻlgan glikoforinni misol tariqasida keltirish mumkin. Uning vazifasi hujayra tashqi yuzasi „manfiy“ zaryadini hosil qilib, shu hujayrani boshqa hujayralarga yopishib qolmasligini taʼminlashdir.)^[3]

Periferik oqsillar

Periferik oqsillar – lipid qavat ichiga kirmaydi va ekstrasellular yoki intrasellular yuzalarda kuchli ion bogʻlar orqali birikadi. Periferik oqsillar bifosfolipid qavatda joylashuviga koʻra: ichki yuza periferik oqsillari – hujayra sitoskeletini hosil qilishda yordamlashadi. (masalan: spektrin-barcha eukariot hujayralarda uchraydi va sitoskelet hosil qilishda ishtirok etadi. Eritrotsitlarda bu oqsil koʻp miqdorda uchraydi va uning normal shaklini saqlashda ahamiyatga ega). Tashqi yuza periferik oqsillari – tanlab oʻtkazuvchanlik vazifasini bajaradi. Bunday oqsillar molekulalari hujayra adgeziya molekulalari (ingizcha. Cell adhesion molecules CAM) deyiladi. CAM tiplari: 1. Integrin 2. Ig G ga bogʻliq adgeziya molekulalari 3. Kadgerin- Ca ioniga bogʻliq 4. Selektin

Selektin joylashishiga koʻra quyidagi turlarga boʻlinadi:^[1]

E selektin – endoteliyda
L selektin – leykotsitda
P selektin – endoteliy va trombotsitlarda.

Glikokaliks

Membrana yuzasida shuningdek uglevodlar ham joylashgan boʻlib, ular oqsillar va lipidlar bilan bogʻlanadi (glikolipid va glikoprotein hosil qiladi). Glikolipid va glikoproteinlar birgalikda hujayra yuzasida maxsus qatlam hosil qiladi, bu qatlam glikokaliks (hujayra „paltosi“) deb nomlanadi. Ular hujayra yuzasida maxsus funksiyalar: metobolizm, hujayrani tanish, hujayralarni oʻzaro biriktirish va garmonlar uchun retseptor kabilarni bajaradi.^[2]

Lipid sollari

Hujayra membranasida lipid sollari (lipid rafts) deb nomlanadigan tuzilmalar joylashgan boʻlib, ular oqsillarning harakatlanishi va tarqalishini taʼminlab turadi. Ilgariroq oqsillar lipid „ummonida“ aysberg kabi erkin harakatlanadi deb oʻylangan nazariya endi sollar nazariyasi bilan tuzatildi. Sollar hujayra membranasidagi biroz koʻtarilib yoki botib turgan tuzilmalar boʻlib, sollar sohasida glikosfingolipidlar va xolesterol konsentratsiyasi yuqori boʻladi. Ikki turdagi lipid sollari farqlanadi: Planar hamda caveolar. Planar sollar tarkibida lipid va xolesterolga qoʻshimcha ravishda Flotillin oqsillari boʻladi hamda biroz boʻrtib turadi. Caveolar lipid sollarda esa membrananing kolbaga oʻxshash invaziya hosil qilishi, qoʻshimcha ravishda Caveolin oqsillarini saqlashi xarakterlidir. Bu qismlar turli periferik va integral oqsillarni tutadi, ularni lipid ummonida suzib yurgan signal platformalar deyish mumkin. Chunki bu yerda signalizatsiya yoʻllari uchun zarur boʻlgan barcha tarkibiy qismlar: retseptor, bogʻlovchi faktor, enzimlar vahokazolar boʻladi. Koʻpchilik bakteriyalar ham aynan shu qismlardan foydalanib hujayraga kirishi mumkin. Masalan, shigella va salmonellalar aynan shu qismning axborot mexanizmini oʻgʻirlashi hisobiga hujayraga kiradi. Bunday hollarda bakteriya fagositozlanmaydi yoki lizosomada parchalanmaydi.^[2]

Integral membrana oqsillari

Integral membrana oqsillari hujayrada juda muhim funksiyalarni bajaradi. Membrana oqsillari bir biridan farqlanuvchi 6 funksiyani bajaradi: nasos, kanal, retseptor, linker, enzim va struktur. (shuningdek, antigenlik). Bu funksiyalar mutloq hisoblanmaydi yaʼniki bir oqsil bir vaqtning oʻzida retseptor, enzim va nasos funksiyasini bajarishi mumkin.

Funksiyalari

Membrana oqsillari organizmlar yashashi uchun muhim boʻlgan bir qancha funksiyalarni bajaradi

Nasoslar: maʼlum ionlar (m: Na va K) ni membrana orqali faol tashilishini taʼminlaydi. Nasoslar shuningdek, metobolik mahsulotlarning prekursorlarini alohida yoki ionlarga bogʻliq holda tashilishini taʼminlaydi.

Kanallar: plazma membranasi orqali kichik ionlar, molekulalar va suv oʻtishiga imkon beradi. (m: passiv diffuziya). Shuningdek hujayralar orasida joylashib, signalizatsiyani taʼminlashda qatnashadi. (m: neksus). Bir sitoplazmadan ikkinchisiga ionlarni oʻtkazilishini taʼminlaydi.

Retseptorlar: tashqaridan kelgan turli maʼlumotlarni qaʼbul qilib hujayraga uzatish vazifasini bajaradi.

Linker oqsillar: sitoskeletni ekstrasellular matrix bilan bogʻlaydi. Masalan, integrinlar sitoskelet tarkibidagi aktin molekulalarini hujayra tashqarisi matrixida joylashgan fibronektin bilan bogʻlaydi.

Enzimlar: turli vazifalarni bajaradi. Masalan, bir vaqtning oʻzida nasos vazifasini bajaruvchi ATFazalar ATFni sintezlaydi, shu sabab ularni ATF sintetazalar deb ataladi.

Struktur oqsillar: asosan, hujayralararo aloqalarni taʼminlaydi.^[3]

Toksin oqsillar

Polipeptid toksinlar va koʻplab antibakterial peptidlar, masalan, kolitsinlar yoki gemolizinlar hamda apoptozda ishtirok etadigan baʼzi oqsillar alohida toifaga ega. Bu oqsillar suvda eriydi, lekin lipid qoʻsh qavatida „oʻtolmaydigan“ tarzda toʻplanishi mumkin.

Gemolizin

Gemolizin lipid va oqsillar yigʻindisi boʻlib, hujayra membranasini buzish orqali qizil qon hujaralarining lizisini keltirib chiqaradi. Baʼzi mikroblardan olingan gemolizinlarning qizil qon hujayralarida litik faolligi ozuqa moddalarini olish uchun katta ahamiyatga ega boʻlsa-da, patogenlar tomonidan ishlab chiqariladigan koʻplab gemolizinlar infeksiya paytida qizil qon hujayralarining sezilarli darajada nobut boʻlishiga olib keladi.

Kolitsin

Kolitsin E.coli bakteriyasining baʼzi shtammlari tomonidan ishlab chiqariladigan va ular uchun toksik boʻlgan bakteriotsitlarning bir turi. Kolitsin boshqa bakteriya shtammlari bilan raqobatni kamaytirish uchun atrof-muhitga chiqariladi. Kolitsinlar tashqi membrana retseptorlari bilan bogʻlanib, ulardan sitoplazma yoki sitoplazmatik membranaga oʻtishda foydalanadi. Bu yerda oʻzining sitotoksik reaksiyasini, depolyarizatsiyani taʼminlaydi.

Signal uzatish yoʻllari

Signal uzatish (signalizatsiya) jarayonlari hujayra tashqarisidan maʼlum axborotni qabul qilish, qayta ishlash va unga munosib javob qaytarish jarayonlari yigʻindisi boʻlib, bu jarayonlar asosan, membranadagi retseptorlar hamda ion kanallari orqali amalga oshiriladi. Hujayra bir vaqtning oʻzida bir qancha signallarni oʻzlashtirishi mumkin. Baʼzi bir hujayralar oʻzida hosil qilgan signallarni boshqa, yaqindagi hujayralarga: nerv sinapslari orqali yoki uzoqdagi hujayralarga: garmonal taʼsir orqali yuborishi mumkin. Signal molekulalari eruvchan birlamchi messenjer yaʼni ligand shaklida boʻladi. Ligand tushunchasi keng maʼnoda qoʻllangan boʻlib, uning tarkibiga garmon, neyrotransmitter, biologik faol moddalar va boshqalar kiradi. Sensor tizimdagi signal molekulalari mexanik signal, vibratsiya, yorugʻlik yoki tovush shaklida boʻlishi mumkin. Birlamchi messenjerlar qanday holatda boʻlishidan qatʼi nazar, har birining maxsus sezuvchi retseptori boʻladi.

Retseptor orqali hujayraga kirgan axborot ikkinchi messenjer tizimi orqali kerakli qismga yoʻnaltiriladi. Retseptorlar odatda 3 guruhga boʻlinadi.^[2] Hujayra tashqarisdagi, hujayra ichidagi va transmembranal. Signalizatsiyaning eng muhim turlariga: endokrin, parakrin, autokrin va sinaptik signal turlari kiradi.

Endokrin sigal yoʻli

Endokrin signalizatsiyada – gormonal va garmonsifat moddalar qon va limfa orqali nishon hujayralarga yetkaziladi.

Parakrin signal yoʻli

Parakrin signalizatsiyada – garmonsifat moddalar (kimyoviy mediatorlar) tez metobolik oʻzgarishlarga uchragani uchun faqat mahalliy hujayralarga taʼsir qiladi. (barcha garmon va garmonal moddalar qonga oʻtish orqali boshqa hujayra retseptorlari bilan bogʻlanmaydi. Baʼzi garmonal moddalar biriktiruvchi toʻqima yaʼni interstitsiaga oʻtib qoʻshni hujayra retseptorlariga taʼsir qilishi mumkin. Bu taʼsir parakrin taʼsirdir.)

Autokrin signal yoʻli

Autokrin signalizatsiyada – chiqarilgan garmon (garmonsifat modda) oʻz hujayrasidagi retseptorga taʼsir koʻrsatadi. Sinaptik signalizatsiyada – asosan, kimyoviy mediatorlar maxsus kontakt – sinapslar orqali bir hujayradan ikkinchisiga oʻtadi.

Genomda joylashishi

Membrana oqsillari orasida eruvchan globulyar oqsillar, tolali oqsillar va tarqoq oqsillar keng tarqalgan. Barcha membrana oqsillarini genetik jihatdan kodlash uchun genomning taxminan 20-30% qismi ishtirok etishi taxmin qilinmoqda.^[4]^[5] Masalan, E. coli bakteriyasining 4200ga yaqin oqsilidan 1000tasi membrana oqsillari hisoblanadi, ulardan 600tasi membranada doimiy boʻlishi isbotlangan.^[6] Olimlar tomonidan olib borilayotgan tajribalar hozirgi kunda genomning toʻliq 30% i membrana oqsillarini kodlashini koʻrsatadi.^[7]

Kasalliklari

Barcha zamonaviy dori vositalarining 50% dan ortiq qismi membrana oqsillari bilan bogʻlanadi.^[8] Membrana oqsillari bilan bogʻliq boʻlgan inson kasalliklari orasida yurak kasalliklari, Altsgeymer va mukovissidoz kasalliklari uchraydi.^[9]

Manbalar

↑ ^1,0 ^1,1 Artur Guyton, John Hall: Textbook of medical physiology; 14th edition, 2020.
↑ ^2,0 ^2,1 ^2,2 ^2,3 Indu Khurana, Arushi Khurana: Textbook of medical physiology; 2nd edition, 2009.
↑ ^3,0 ^3,1 Linda Costanzo: Medical physiology; 6th edition, 2018.
↑ Liszewski K (1 October 2015). „Dissecting the Structure of Membrane Proteins“. Genetic Engineering & Biotechnology News (paper). 35 (17): 1, 14, 16–17. doi:10.1089/gen.35.17.02
↑ Krogh A, Larsson B, von Heijne G, Sonnhammer EL (January 2001). „Predicting transmembrane protein topology with a hidden Markov model: application to complete genomes“ (PDF). Journal of Molecular Biology. 305 (3): 567–80. doi:10.1006/jmbi.2000.4315. PMID 11152613. S2CID 15769874. Archived from the original (PDF) on 2020-08-04 – via Semantic Scholar.
↑ Daley DO, Rapp M, Granseth E, Melén K, Drew D, von Heijne G (May 2005). „Global topology analysis of the Escherichia coli inner membrane proteome“ (PDF). Science (Report). 308 (5726): 1321–3. Bibcode:2005Sci…308.1321D. doi:10.1126/science.1109730. PMID 15919996. S2CID 6942424 – via Semantic Scholar
↑ Martin, Joseph; Sawyer, Abigail (2019). „Elucidating the Structure of Membrane Proteins“. Tech News. BioTechniques (Print issue). Future Science. 66 (4): 167–170. doi:10.2144/btn-2019-0030. PMID 30987442
↑ Overington JP, Al-Lazikani B, Hopkins AL (December 2006). „How many drug targets are there?“. Nature Reviews. Drug Discovery (Opinion). 5 (12): 993–6. doi:10.1038/nrd2199. PMID 17139284. S2CID 11979420
↑ Martin, Joseph; Sawyer, Abigail (2019). „Elucidating the Structure of Membrane Proteins“. Tech News. BioTechniques (Print issue). Future Science. 66 (4): 167–170. doi:10.2144/btn-2019-0030. PMID 30987442

[:1-1] 1,0 ^1,1 Artur Guyton, John Hall: Textbook of medical physiology; 14th edition, 2020.

[:0-2] 2,0 ^2,1 ^2,2 ^2,3 Indu Khurana, Arushi Khurana: Textbook of medical physiology; 2nd edition, 2009.

[:2-3] 3,0 ^3,1 Linda Costanzo: Medical physiology; 6th edition, 2018.

[4] Liszewski K (1 October 2015). „Dissecting the Structure of Membrane Proteins“. Genetic Engineering & Biotechnology News (paper). 35 (17): 1, 14, 16–17. doi:10.1089/gen.35.17.02

[5] Krogh A, Larsson B, von Heijne G, Sonnhammer EL (January 2001). „Predicting transmembrane protein topology with a hidden Markov model: application to complete genomes“ (PDF). Journal of Molecular Biology. 305 (3): 567–80. doi:10.1006/jmbi.2000.4315. PMID 11152613. S2CID 15769874. Archived from the original (PDF) on 2020-08-04 – via Semantic Scholar.

[6] Daley DO, Rapp M, Granseth E, Melén K, Drew D, von Heijne G (May 2005). „Global topology analysis of the Escherichia coli inner membrane proteome“ (PDF). Science (Report). 308 (5726): 1321–3. Bibcode:2005Sci…308.1321D. doi:10.1126/science.1109730. PMID 15919996. S2CID 6942424 – via Semantic Scholar

[7] Martin, Joseph; Sawyer, Abigail (2019). „Elucidating the Structure of Membrane Proteins“. Tech News. BioTechniques (Print issue). Future Science. 66 (4): 167–170. doi:10.2144/btn-2019-0030. PMID 30987442

[8] Overington JP, Al-Lazikani B, Hopkins AL (December 2006). „How many drug targets are there?“. Nature Reviews. Drug Discovery (Opinion). 5 (12): 993–6. doi:10.1038/nrd2199. PMID 17139284. S2CID 11979420

[9] Martin, Joseph; Sawyer, Abigail (2019). „Elucidating the Structure of Membrane Proteins“. Tech News. BioTechniques (Print issue). Future Science. 66 (4): 167–170. doi:10.2144/btn-2019-0030. PMID 30987442

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]