Interação proteína-lipídio - Protein–lipid interaction

A interação proteína-lipídio é a influência das proteínas da membrana no estado físico do lipídio ou vice-versa.

As questões relevantes para a compreensão da estrutura e função da membrana são: 1) As proteínas intrínsecas da membrana se ligam fortemente aos lipídios (veja a camada lipídica anular ) e qual é a natureza da camada de lipídios adjacente à proteína? 2) As proteínas de membrana têm efeitos de longo alcance na ordem ou dinâmica dos lipídios de membrana? 3) Como os lipídios influenciam a estrutura e / ou função das proteínas de membrana? 4) Como as proteínas da membrana periférica que se ligam à superfície da camada interagem com os lipídios e influenciam seu comportamento?

Ligação de lipídios às proteínas intrínsecas da membrana na bicamada

Um grande esforço de pesquisa envolve abordagens para saber se as proteínas têm locais de ligação que são específicos para determinados lipídios e se os complexos de proteína-lipídio podem ser considerados de vida longa, na ordem do tempo necessário para o turnover de uma enzima típica , que é 10 −3 seg. Isso agora é conhecido através do uso de 2 H-NMR , ESR e métodos fluorescentes .

Existem duas abordagens usadas para medir a afinidade relativa da ligação de lipídios a proteínas de membrana específicas. Estes envolvem o uso de análogos de lipídios em vesículas de fosfolipídios reconstituídas contendo a proteína de interesse: 1) Fosfolipídios marcados com spin são restritos por movimento quando estão adjacentes a proteínas de membrana. O resultado é um componente do espectro ESR que é ampliado. O espectro experimental pode ser analisado como a soma dos dois componentes, uma espécie em rápida queda na fase lipídica "em massa" com um espectro nítido e um componente restrito por movimento adjacente à proteína. A desnaturação da proteína da membrana causa um maior alargamento do espectro do marcador de rotação ESR e lança mais luz sobre as interações lipídio-proteínas da membrana 2) Derivados de lipídeos marcados por spin e bromados são capazes de extinguir a fluorescência intrínseca do triptofano das proteínas da membrana. A eficiência da extinção depende da distância entre o derivado lipídico e os triptofanos fluorescentes.

Perturbações da bicamada lipídica devido à presença de proteínas da membrana lateral

A maioria dos experimentos de 2 H-NMR com fosfolipídios deuterados demonstra que a presença de proteínas tem pouco efeito no parâmetro de ordem dos lipídios na bicamada ou na dinâmica dos lipídios , conforme medido pelos tempos de relaxamento. A visão geral resultante dos experimentos de NMR é 1) que a taxa de troca entre os lipídios limítrofes e livres é rápida, (10 7 s -1 ), 2) que os parâmetros de ordem do lipídio ligado quase não são afetados por serem adjacentes às proteínas, 3 ) que a dinâmica das reorientações da cadeia de acila são desaceleradas apenas ligeiramente na faixa de frequência de 10 9 s -1 , e 4) que a orientação e a dinâmica dos grupos de cabeça polares são similarmente afetadas de qualquer maneira substancial por estarem adjacentes às proteínas transmembrana . O espectro 13C-NMR também fornece informações sobre interações específicas de lipídios-proteínas de biomembranas

Resultados recentes usando métodos ópticos não marcados, como a interferometria de polarização dupla, que mede a birrefringência (ou ordem) dentro das bicamadas lipídicas, foram usados ​​para mostrar como as interações de peptídeo e proteína podem influenciar a ordem da bicamada, demonstrando especificamente a associação em tempo real à bicamada e à concentração crítica de peptídeo depois disso, os peptídeos penetram e interrompem a ordem da bicamada.

Estrutura e dinâmica da cadeia sólida de proteínas de membrana

As técnicas de NMR de estado sólido têm o potencial de produzir informações detalhadas sobre a dinâmica de resíduos de aminoácidos individuais em uma proteína de membrana. No entanto, as técnicas podem exigir grandes quantidades (100–200 mg) de proteínas marcadas isotopicamente e são mais informativas quando aplicadas a proteínas pequenas, onde as atribuições espectroscópicas são possíveis.

Ligação de proteínas de membrana periférica à bicamada lipídica

Muitas proteínas da membrana periférica ligam-se à membrana principalmente por meio de interações com proteínas integrais da membrana . Mas existe um grupo diverso de proteínas que interagem diretamente com a superfície da bicamada lipídica . Algumas, como a proteína básica da mielina e a espectrina, têm funções principalmente estruturais. Várias proteínas solúveis em água podem se ligar à superfície da bicamada transitoriamente ou sob condições específicas.

Os processos de dobramento incorreto , normalmente expondo regiões hidrofóbicas de proteínas, frequentemente estão associados à ligação a membranas lipídicas e subsequente agregação, por exemplo, durante distúrbios neurodegenerativos , estresse neuronal e apoptose .

Veja também

Referências

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  2. ^ YashRoy, Rakesh C. (1991). "Estudos de 13C-NMR de interações de membrana lipídio-proteína após desnaturação por calor de proteína" . Journal of Biochemical and Biophysical Methods . 23 (3): 259–261. doi : 10.1016 / 0165-022X (91) 90019-S . PMID  1779098 .
  3. ^ Mashaghi, Alireza; Swann, Marcus; Popplewell, Jonathan; Textor, Marcus; Reimhult, Erik (2008). "Optical Anisotropy of Supported Lipid Structures Probed by Waveguide Spectroscopy and Your Application to Study of Supported Lipid Biayer Formation Kinetics" . Química Analítica . 80 (10): 3666–3676. doi : 10.1021 / ac800027s . PMID  18422336 .
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Leitura adicional

  • Robert B. Gennis. "Biomembranas, Estrutura e função molecular". Springer Verlag, New York, 1989.
  • HL Scott, Jr e TJ Coe. "Um estudo teórico das interações lipídio-proteína em bicamadas". Biophys J. 1983, junho; 42 (3): 219–224.