PORINLER: ÖZELLIKLER, IŞLEV VE MONTAJ - BIYOLOJI - 2025

Porinler ortamın çeşitli şekilde yayılmasına imkan vermek bütün zar proteinleri bir tür - boyutlu moleküllerin. Gram negatif bakterilerin (E. coli'de olduğu gibi) ve mitokondri ve kloroplastların dış zarlarında bulunurlar. Bu transmembran proteinler membranlara tamamen nüfuz eder ve yapıları β tabakalardan oluşur.

Taşıyıcı proteinlerden farklı olarak porinler kanal proteinleridir, yani bulundukları zardan geçen açık kanallar veya gözenekler oluştururlar, moleküllerin uygun büyüklükte ve yükte serbest difüzyonuna izin verirler.

Kaynak: en: Kullanıcı: Zephyris

karakteristikleri

Porinler, transmembran kanalları oluşturan proteinlerdir ve bir zardan geçen çoğu proteinin aksine, zarı geçen kısım a sarmalları yerine tabakalarından oluşur.

Bu bütünleyici zar proteinleri, içlerinden geçecek moleküller için seçicilikten yoksun olabilir veya boyut ve yük için belirli derecelerde seçicilik sergileyebilirler. Belirli bir boyuttan küçük moleküllerin geçişine de izin verebilirler.

Porin zincirinin polar bölgesi, sulu kanalı örten iç kısımda bulunurken, apolar kısım, zarın lipit çift tabakasının hidrofobik bölgesi ile etkileşime girerek namlunun dışına çıkıntı yapar.

Bu proteinlerin oluşturduğu kanallardan difüzyon, molekül veya maddenin zardan geçen ve pasif bir difüzyon olan bir konsantrasyon gradyanından kaynaklanmaktadır, yani maddenin hareketi için metabolik enerji gerektirmez.

Bu difüzyon, kanalı açabilen veya kapatabilen ve çeşitli bileşikler tarafından inhibe edilebilen özel mekanizmalar tarafından kontrol edilir.

yapı

1980'li yılların sonunda X-ışını kristalografisi ile ilk kez fotosentetik bir bakteri olan Rhodobacter capsulatus'un hücre zarına karşılık gelen bir porinin atomik yapısı belirlendi.

Bahsedilen porin, her bir monomerin birlikte yuvarlanan, zardan geçebilen silindirik bir yapı oluşturan ve içinde suyla dolu bir gözenek içeren bir p fıçı oluşturduğu bir trimerden oluşur.

O zamandan beri hem prokaryotik hem de ökaryotik hücrelerden çeşitli tipte porinler tarif edilmiştir. Hepsi fıçı benzeri bir yapı oluşturan birleştirilmiş β tabakalardan ve çapı 0.6 ile 3 nm arasında olabilen su dolu bir kanaldan oluşur.

Mitokondride porinler, birlikte katlandıklarında β fıçıyı oluşturan 19 β yapraktan oluşur.

Pek çok bakteride porinler, zincir boyunca yakındaki moleküller arasında hidrojen bağları sergileyen, bir bar-varil oluşturan 16 ila 18 anti-paralel sheets tabakasından oluşur.

fonksiyon

Bakteri gözenekleri ile mitokondri ve kloroplastların zarları işlevsel olarak benzerdir ve gözenek boyutları, atomik yapı ve pasif difüzyon özellikleri bakımından benzerliklerinden dolayı benzer şekilde çalışırlar.

Porin kanalının genişliği, polipeptitlerin yapının iç duvarında hizalanması ile tanımlanır ve içlerinden geçen moleküllerin boyutlarının kısıtlanmasına izin verir.

Bu yapıların benzerliği, ökaryotik hücrelerin mitokondrilerinin ökaryotik bir hücre öncüsü tarafından fagositozlanmış bir prokaryotik organizmadan geldiğine göre endosimbiyotik teoriyi güçlendirir.

Ökaryotlarda

Ökaryotik hücrelerde mitokondri ve plastidlerin dış zarlarında porinler bulunur. Plastidlerde bulunan porinler çok az incelenmiştir.

Mitokondri durumunda, mitokondriyal porinler veya voltaj kapılı anyon kanalları (VDAC) olarak bilinirler. Dış zarlardaki en büyük protein bileşenini oluşturan yaklaşık 3 nm çapında geniş kanallardır. Bu zardaki toplam proteinlerin yaklaşık% 30'unu temsil ederler.

5000 Da'ya kadar yüksüz moleküllere geçirgenlik oluştururlar. Mitokondriyal porinler, küçük moleküllerin, iyonların ve metabolitlerin zarlar arası boşluğuna geçişe izin verir.

Zarlar arası boşluğu geçen moleküller ve iyonlar, daha fazla sızdırmazlığa sahip olduğu için iç mitokondriyal membrandan geçmez. Bu nedenle, iki zar arasındaki boşluk, sitoplazmaya benzer şekilde küçük moleküller ve iyonlarla yüklenir.

Prokaryotlarda

Gram negatif bakterilerde, dış zar, koruyucu bir önlem olarak kendilerini çevreden izole etmelerine izin verir. Bu zar, bakterilerin ihtiyaç duyduğu besin maddelerini geçiren porinler içerir.

Bir prokaryotik hücrenin zarında, bu yapıdaki toplam proteinlerin yaklaşık% 70'ini temsil eden yaklaşık 100.000 porin bulunabilir.

Bağırsak bakterilerinde dış zar, antibiyotikler, safra tuzları ve proteazlar gibi dış zarara neden olan maddelere karşı korumayı temsil eder.

Porinler, küçük hidrofilik moleküllerin alımını ve ortadan kaldırılmasını sağlar, böylece hücrenin düzgün çalışması için gerekli besinleri elde etmesine ve kendini atık ürünlerden kurtarmasına izin verir. E. coli'de porinler disakkaritlerin, fosfatların ve diğer küçük moleküllerin geçişine izin verir.

Ökaryotlarda ve prokaryotlarda porinlerin birleşmesi

Mitokondriyal porinler mitokondriye TOM adı verilen bir protein kompleksi (dış mitokondriyal membranın translokazı) tarafından ithal edilir ve SAM kompleksi (protein sınıflandırması ve montaj makinesi) tarafından eklenir.

Pek çok çalışma, bazı bakteriyel dış zar proteinlerinin, TOM ve SAM kompleksleri tarafından yönetilen bir mekanizma tarafından ökaryotik hücrelerin mitokondrilerine nasıl aktarıldığını açıklamış, bu da bu ekleme işleminin iki sistem arasında korunduğunu göstermektedir.

Bakterilerde porinler, BAM adı verilen β-fıçı montaj makinesinin sahip olduğu bir kompleks tarafından yerleştirilir. Bu kompleks, dördü lipoprotein olan beş proteinden oluşur.

Porinlerin yerleştirme süreci ve yapıları ökaryotik ve prokaryotik hücreler arasında benzer olsa da, dikkate değer bir fark, prokaryotlarda bu yapıların yerleştirilmesi için lipoproteinlerin varlığının gerekmesidir.

Öte yandan, mitokondriyal dış zarlarda birleşmesi, SAM kompleksinin iki yardımcı proteininin varlığına bağlıdır: Sam35 ve Sam36 proteinleri.

Referanslar

1. Alberts, B., Bray, D., Watson, JD, Lewis, J., Roberts, K. & Raff, M. (2002). Hücrenin moleküler biyolojisi. Dördüncü baskı. Ed Garland Science.
2. Devlin, MT (1993). Kimyasal Korelasyonlu Biyokimya Texbook. Ed. John Wiley & Sons, Inc.
3. Lodish, H. (2005). Hücresel ve moleküler biyoloji. Panamerican Medical Ed.
4. Schirmer, T. ve Rosenbusch, JP (1991). Prokaryotik ve ökaryotik porinler. Yapısal Biyolojide Güncel Görüş, 1 (4), 539-545.
5. Schulz, GE (1993). Bakteriyel porinler: yapı ve işlev. Yapısal Biyolojide Güncel Görüş, 5 (4), 701-707.
6. Voet, D. ve Voet, JG (2006). Biyokimya. Panamerican Medical Ed.
7. Zeth, K. ve Thein, M. (2010). Prokaryotlarda ve ökaryotlarda porinler: ortak temalar ve varyasyonlar. Biochemical Journal, 431 (1), 13-22.