Syntetické peptidy jako modely vnořených membránových proteinů Ladislav Šigut Biofyzika 2.ročník
Obsah <ul><li>Vliv tloušťky dvouvrstvy na strukturu a uspořádání membránových proteinů </li></ul><ul><li>Poznatky získané ...
Typické vlastnosti membránových proteinů <ul><li>Většinou jeden nebo více hydrofobních segmentů = >  možnost přemostění me...
Typické vlastnosti membránových proteinů <ul><li>Interakce s okolními lipidy v membráně: </li></ul><ul><ul><li>Vazba přes ...
Aktivita membránových proteinů <ul><li>Závisí na prostředí (lipidech) a/nebo vyžaduje konkrétní lipidy </li></ul><ul><li>Z...
Změna aktivity membránových proteinů <ul><li>Změna tloušťky dvojvrstvy </li></ul><ul><li>Lze pozorovat vliv na aktivitu me...
Důsledky změny tloušťky dvojvrstvy <ul><li>2 možnosti: </li></ul><ul><li>Transmembránové segmenty jsou příliš dlouhé pro p...
Příliš dlouhé transmembránové segmenty <ul><li>Jedná se o tzv. pozitivní neshodu </li></ul><ul><li>Hydrofobní postranní ře...
Pozitivní neshoda <ul><li>Způsoby odpovědí na efektivní neshodu: </li></ul><ul><ul><li>Tvorba oligomerů </li></ul></ul><ul...
Negativní neshoda <ul><li>Způsoby odpovědí na efektivní neshodu: </li></ul><ul><ul><li>Tvorba oligomerů – pozorovatelných ...
Efektivní neshoda - biomembrána <ul><li>Lipidy biomembrány se mohou přizpůsobit </li></ul><ul><ul><li>Protažení nebo změna...
Směsi lipidů <ul><li>Proteiny se přednostně obklopují nejvíce vyhovujícími lipidy </li></ul><ul><li>FUNKCE </li></ul><ul><...
Energetický výdej <ul><li>Hydrofobní neshoda je energeticky nepříznivá </li></ul><ul><li>Odpověď na ni je energeticky náro...
Umělé peptidy <ul><li>Umožňují systematicky měnit délku hydrofobních částí peptidů a délku membránu přemosťujících segment...
Chemické vlastnosti lysinu a tryptofanu   Hydropatický index proteinu  – číslo prezentující hydrofilní a hydrofobní vlastn...
WALP a KALP Pomocí těchto dvou typů umělých proteinů je možné získat výsledky popisující obrovskou rozmanitost odpovědí ef...
Závěr <ul><li>Za použití „jednolipidových“ systémů a jednoduchých syntetických peptidů můžeme simulovat řadu různých nesho...
Závěr - výsledky <ul><li>Rezidua ovlivňují výsledky odpovědí třemi způsoby: </li></ul><ul><ul><li>Orientací postranních ře...
Literatura <ul><li>Killian, J. A. Synthetic peptides as models for intrinsic membrane proteins. Minireview, FEBS Letters 5...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

šIgut syntetické peptidy jako modely vnořených membránových proteinů

484 views
431 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
484
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
1
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

šIgut syntetické peptidy jako modely vnořených membránových proteinů

  1. 1. Syntetické peptidy jako modely vnořených membránových proteinů Ladislav Šigut Biofyzika 2.ročník
  2. 2. Obsah <ul><li>Vliv tloušťky dvouvrstvy na strukturu a uspořádání membránových proteinů </li></ul><ul><li>Poznatky získané používáním syntetických peptidů jako modelů pro membránové proteiny </li></ul>
  3. 3. Typické vlastnosti membránových proteinů <ul><li>Většinou jeden nebo více hydrofobních segmentů = > možnost přemostění membrány </li></ul><ul><li>v α-helix konfiguraci </li></ul>
  4. 4. Typické vlastnosti membránových proteinů <ul><li>Interakce s okolními lipidy v membráně: </li></ul><ul><ul><li>Vazba přes vodíkový můstek </li></ul></ul><ul><ul><li>Dipolární interakce v hraniční oblasti </li></ul></ul><ul><ul><li>lipid/voda </li></ul></ul>
  5. 5. Aktivita membránových proteinů <ul><li>Závisí na prostředí (lipidech) a/nebo vyžaduje konkrétní lipidy </li></ul><ul><li>Změna aktivity proteinů vždy souvisí se změnou jejich struktury </li></ul><ul><li>Působení lipidů na změnu aktivity proteinů vyplývá z jejich schopnosti ovlivnit strukturu proteinů </li></ul>
  6. 6. Změna aktivity membránových proteinů <ul><li>Změna tloušťky dvojvrstvy </li></ul><ul><li>Lze pozorovat vliv na aktivitu membránových proteinů po rekonstituci proteinů ve dvojvrstvě </li></ul><ul><li>Změna aktivity přisuzována neshodě mezi délkou hydrofobního segmentu proteinu přemosťujícího membránu a tloušťky hydrofobní dvojvrstvy </li></ul>
  7. 7. Důsledky změny tloušťky dvojvrstvy <ul><li>2 možnosti: </li></ul><ul><li>Transmembránové segmenty jsou příliš dlouhé pro přemostění hydrofobní dvojvrstvy </li></ul><ul><li>Transmembránové segmenty jsou relativně krátké pro přemostění hydrofobní dvojvrstvy </li></ul>
  8. 8. Příliš dlouhé transmembránové segmenty <ul><li>Jedná se o tzv. pozitivní neshodu </li></ul><ul><li>Hydrofobní postranní řetězce mohou vyčnívat a tak se vystavit polárnímu prostředí (změna entropie) </li></ul><ul><li>Způsoby odpovědí na efektivní neshodu: </li></ul><ul><ul><li>Proteiny se mohou přizpůsobit tvorbou oligomerů (stíní vystavené skupiny) </li></ul></ul><ul><ul><li>Změnou jejich hlavního řetězce </li></ul></ul><ul><ul><li>Odkloněním se od normály dvojvrstvy, neboli zkrácením jejich efektivní délky </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Pozn.: efektivní délka peptidu není rovna jeho skutečné délce, ale je ovlivněna uspořádáním molekuly v prostoru (smyčka, naklonění) </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Změnou orientace postranních řetězců v blízkosti hraniční oblasti lipid/voda </li></ul></ul>
  9. 9. Pozitivní neshoda <ul><li>Způsoby odpovědí na efektivní neshodu: </li></ul><ul><ul><li>Tvorba oligomerů </li></ul></ul><ul><ul><li>- zvýšením poměru peptid / lipid a zvýšením rozdílu efektivní neshody může dojít až k makroskopické aglomeraci (snadná separace) </li></ul></ul><ul><ul><li>Změna hlavního řetězce (nevýhodná – proteiny tvoří velmi stabilní α -helixy ) </li></ul></ul><ul><ul><li>Zkrácení efektivní délky (naklonění) </li></ul></ul><ul><ul><li>Změna orientace postranních řetězců </li></ul></ul>
  10. 10. Negativní neshoda <ul><li>Způsoby odpovědí na efektivní neshodu: </li></ul><ul><ul><li>Tvorba oligomerů – pozorovatelných u Lysinem lemovaných proteinů </li></ul></ul><ul><ul><li>Změna hlavního řetězce (nevýhodná) </li></ul></ul><ul><ul><li>Změna orientace postranních řetězců </li></ul></ul><ul><li>Nepatří zde zkrácení efektivní délky (naklonění)! </li></ul><ul><li>Pro oba typy neshod platí, že s rostoucím rozdílem neshod klesá počet proteinů, které mohou být stabilně začleněny do lipidové dvojvrstvy </li></ul>
  11. 11. Efektivní neshoda - biomembrána <ul><li>Lipidy biomembrány se mohou přizpůsobit </li></ul><ul><ul><li>Protažení nebo změna uspořádání acylových řetězců </li></ul></ul><ul><ul><li>Přizpůsobení jejich makroskopické struktury – tvorba nelamelární fáze (typická pro určité typy proteinů) </li></ul></ul>
  12. 12. Směsi lipidů <ul><li>Proteiny se přednostně obklopují nejvíce vyhovujícími lipidy </li></ul><ul><li>FUNKCE </li></ul><ul><li>Biologicky důležitý proces třídění </li></ul>
  13. 13. Energetický výdej <ul><li>Hydrofobní neshoda je energeticky nepříznivá </li></ul><ul><li>Odpověď na ni je energeticky náročná </li></ul><ul><li>Zkoumáme rozsah odpovědi a podmínky, při kterých probíhá (systematický přístup) </li></ul><ul><li>Umělé modelové peptidy </li></ul>
  14. 14. Umělé peptidy <ul><li>Umožňují systematicky měnit délku hydrofobních částí peptidů a délku membránu přemosťujících segmentů </li></ul><ul><li>Typické rodiny umělých peptidů – stavba: </li></ul><ul><ul><li>Hydrofobní oblasti tvořenou polyleucinem, nebo opakujícími se alanin-leucinovými sekvencemi různých délek </li></ul></ul><ul><ul><li>Peptidy jsou často lemovány zbytky lysinu (WALP peptidy) </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Důvod: zabránění agregaci, zajištění stabilní membránové orientace </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Transmembránové domény vnořených membránových proteinů jsou také často lemovány zbytky tryptofanu (KALP peptidy) </li></ul></ul>
  15. 15. Chemické vlastnosti lysinu a tryptofanu Hydropatický index proteinu – číslo prezentující hydrofilní a hydrofobní vlastnosti (čím vyšší číslo, tím hydrofobnější aminokyselina) i soleucin (4,5); arginin (-4,5) (Kyte a Doolittle) -0,9 -3,9 Hydropatický index neutrální zásaditý Acidita / bazicita postranního řetězce nepolární polární Polarita postranního řetězce Tryptofan Lysin
  16. 16. WALP a KALP Pomocí těchto dvou typů umělých proteinů je možné získat výsledky popisující obrovskou rozmanitost odpovědí efektivních neshod a význam lemujících reziduí
  17. 17. Závěr <ul><li>Za použití „jednolipidových“ systémů a jednoduchých syntetických peptidů můžeme simulovat řadu různých neshod, každou s vlastními energetickými výdaji </li></ul><ul><li>Konečná odpověď na efektivní neshodu je určená vyvážením energetických výdajů jednotlivých odpovědí (proteinu i membrány) a energetického výdeje samotné hydrofobní neshody </li></ul><ul><li>Vliv má kromě rozsahu neshody i složení proteinu (hydrofobicita, rozmístění postranních řetězců a povaha protein lemujících reziduí), složení lipidů (velikost a náboj hlavových skupin, délka a stupeň saturace acylových řetězců </li></ul><ul><li>Článek: systematický výzkum vlivu lemujících reziduí pomocí WALP a KALP proteinů </li></ul>
  18. 18. Závěr - výsledky <ul><li>Rezidua ovlivňují výsledky odpovědí třemi způsoby: </li></ul><ul><ul><li>Orientací postranních řetězců lemujících zbytků </li></ul></ul><ul><ul><li>Preferovanou interakcí na rozhraní </li></ul></ul><ul><ul><li>Silou kotvících interakcí na rozhraní nebo energetickým výdejem potřebným k přesunutí postranních řetězců z jejich preferovaných umístění </li></ul></ul><ul><li>Byly pozorovány jemné rozdíly mezi efekty kladně nabitých zbytků (Lys) a efekty aromatických zbytků (Trp) </li></ul><ul><li>Byly pozorovány shody mezi chováním umělých a přirozených peptidů </li></ul><ul><li>Umělé proteiny přemosťující membránu pouze jednou nemusí být vhodné jako modely proteinů membránu přemosťujících několikrát </li></ul><ul><li>Umělých proteinů můžeme s výhodou využít i při jiných výzkumech zahrnujících interakce protein / protein nebo protein / lipid </li></ul>
  19. 19. Literatura <ul><li>Killian, J. A. Synthetic peptides as models for intrinsic membrane proteins. Minireview, FEBS Letters 555 (2003). </li></ul><ul><li>Fattal, Ben-Shaul. A Molecular Model for Lipid-Protein Interaction in Membranes: the Role of Hydrophobic Mismatch. Reprint, Biophysical Journal, Volume 65, November 1993. </li></ul><ul><li>Wikipedie [online] poslední kontrola duben 2008 < http://en.wikipedia.org>. </li></ul><ul><li>Doporučeno: </li></ul><ul><li>Duque, et al. Molecular theory of hydrophobic mismatch between lipids and peptides. Journal of Chemical Physics, VOLUME 116, NUMBER 23, 2002 </li></ul>

×