F13: Membranproteiner

Question 1

Hvorfor er det svært at studere membranproteiner?

Answer 1

Det er svært at finde ud af struktur/funktion uden for membranen.

Question 2

Hvad er der i membranen?

Answer 2

Proteiner og lipider, men i forskelligt forhold alt efter, hvilken organel/celle man ser på. Lipidindholdet varierer også mht. fx phospholipider, glykolipider, sphingolipider m.m.

Question 3

Er et protein altid kun inde eller ude ift. membranen?

Answer 3

Nej, fx phosphatidylserin er inde i nogle celler og ude i andre.

Question 4

Hvad er fluid mosaic model?

Answer 4

Model over membranen, hvor elementerne i den kan drive rundt som skibe på havet (dybt, I know), da der ikke er nogen kovalente interaktioner. Der er en indre hydrofob region og integralproteiner interagerer via hydrofobe interaktioner. Kulhydrater og disulfidbroer findes på ydersiden.

Question 5

Hvordan kan proteiner forankres i membran?

Answer 5

Fx ved lipidering

Question 6

Hvordan kan integrale membranproteiner fjernes?

Answer 6

Ved at detergenter/organiske opløsningsmidler/denaturanter laver micelle-struktur omkring dem. Hvis de er kovalent bundet til et lipid, skal der enzymaktivitet til.

Question 7

Hvordan kan perifære membranproteiner fjernes?

Answer 7

Ved forskydning i saltkoncentration eller pH med fx carbonat eller med et chelerende stof, så de ikke længere kan binde til hydrofile hoveder på integrale membranproteiner.

Question 8

Hvordan kan man finde ud af, hvilke proteiner, der sidder hvor i membranen?

Answer 8

Man kan kløve med trypsin og derefter lave MS eller lave kemisk mærkning vha. polære og upolære og derefter MS.
Man kan lysere celler og vaske indholdet ud, så man får ghost cells - og derved skille membran- og cytosoliske proteiner. Man kan også vende vrangen udad på røde blodceller og lave de samme analyser.

Question 9

Forklar, hvordan man laver et hydropatiplot

Answer 9

Et vindue med ml. 7 og 20 aa-rester analyseres for gennemsnitlig hydrofobicitetsindex, der plottes som funktion af aa-resten i midten af vinduet.
Indexet bestemmes ud fra fri energi ved overførsel fra olie til vand.

Question 10

Hvilke aa-rester findes i grænsefladen ml. vand og membran?

Answer 10

Tyr og især Trp, da de kan interagere med begge faser

Question 11

Hvor mange hydrofobe aa-rester skal der være, før der kan være en alfahelix gennem membranen?

Answer 11

Ca. 30

Question 12

Hvilken struktur har poriner?

Answer 12

Betabarrel, muligvis alternerende hydrofobe og hydrofile rester. Hver streng er 8-10 rester lang,

Question 13

Hvor er de positivt ladede rester? Og hvorfor?

Answer 13

Inde i cellen - det er svært at få K og R gennem membranen (kan binde til negative lipider) og det er også svært at afprotonisere dem. Der kan også være elektrokemisk gradient, der gør det favorabelt. Samtidig kan dipolernes orientering i lipiderne gøre det sværere for kationer at komme gennem membranen.

Question 14

Hvilke stoffer kan komme igennem membranen?

Answer 14

CO2, O2, N2 (gasser), små uladede molekyler som urea og ethanol

Question 15

Hvilke stoffer kan ikke komme igennem?

Answer 15

Vand kan med aquaporiner.

Ioner, aa, ATP, G6P, sukkerstoffer kan ikke

Question 16

Hvad kan sukkerstoffer i glykoproteiner bidrage med?

Answer 16

Stabilitet til foldning, destination, binding af ligander.

Question 17

Hvor tyk er en membran?

Answer 17

30Å

Question 18

Hvad er amfitropiske proteiner?

Answer 18

Proteiner, der findes i cytosol og ifm. membranen, fordi de fx kan associere nonkovalent med andet protein eller lipid. Generelt reguleres de via konformationelle ændringer, der fx kan eksponere bindingssted.

Question 19

Hvad er ionoforer?

Answer 19

Små molekyler, der kan skjule ioners ladning og transportere dem gennem membranen. Ex. valinomycin

Question 20

Hvad er simpel diffusion?

Answer 20

Diffusion gennem membranen ned ad gradient ved at et stof opgiver interaktioner med vand. Aktiveringsenergien er høj for polære og ladede stoffer, så membranen bliver i praksis impermeabel.

Question 21

Hvordan kan aktiveringsenergien for diffusion sænkes?

Answer 21

Med passiv transport, hvor membranproteiner tillader diffusion.

Question 22

Hvordan fungerer transporteres selektion?

Answer 22

Med mange svage, noncovalente interaktioner, der kan kompensere for tab af vands interaktioner. På indersiden er transportere dækket af hydrofile aminosyrersidekæder.

Question 23

Hvad er forskellen på transportere og ionkanaler?

Answer 23

Transportere/carriers kan mættes, binder substrat med høj specificitet, katalyserer ikke transport tæt på den øvre grænse for diffusion.
Kanaler kan ikke mættes, men hastigheden er høj - tæt på hvad der er muligt for fri diffusion. Har nogen grad af specificitet - de responderer på cellulære events, fx aktionspotentiale eller ligandbinding. De består ofte af mange ens subunits.

Question 24

Hvad er hhv. aktiv og passiv transport?

Answer 24

Passiv: Tranport af stof ned ad koncentrationsgradient.
Aktiv: Transport af stof op ad koncentrationsgradient, enten direkte via ATP (/anden energikilde), dvs. primær aktiv transport, eller ved kobling til molekyle, der kan transporteres ned ad gradient (efter tidligere at være blevet transporteret op ad gradient vha. ATP). Der kan være tale om symport eller antiport.

Question 25

Hvordan mener man, at GLUT1s struktur er?

Answer 25

12 hydrofobe segmenter, der danner helix med hydrofilt indre, så H-binding med glukose er muligt.

Question 26

Hvordan foregår glukosetransporten?

Answer 26

Efter “rocking banana model”, se fig. 11-32

Husk, at processen er reversibel, da der ikke er stabilitetsforskelle ml. [S]out og [S]in

Question 27

Hvordan kan transporteres funktion kvantiseres?

Answer 27

Vha. Michaelis-Menten-ligningen: V0=Vmax*[S]out/(Kt+[S]out).

Question 28

Giv to eksempler på antiport-systemer

Answer 28

NaK-pumpen og chloridbikarbonat-exchanger

Question 29

Hvad er formlen for udregning af ΔG for transport over membran?

Answer 29

ΔG=RTln(c2/c1)+zFΔΨ

Question 30

Hvad laver P-type ATPaser og hvordan hæmmes de?

Nævn eksempler på P-type ATPaser

Answer 30

ATP-drevet kationtransporter. I cyklus bliver ATP bundet og et kritisk Asp phosphoryleret, så der kommer konformationsændring. Hæmmes med vanadat, der er en phosphatanalog
Fx NaK/pumpen, K+H+ATPase og Ca2+ATPase

Question 31

Hvad gør V-type ATPaser?

Answer 31

Gør vakuoler og lysosomer sure.

Question 32

Hvad er ABC-transportere og hvordan er de opbygget?

Answer 32

ATP-afhængige transportere, der pumper fx galdesalte, aminosyrer, proteiner, medicin m.m. ud af celler.
De er opbygget med to transmembrane segmenter og to nukleotidbindende domæner.

Question 33

Hvad er CFTR?

Answer 33

Kanal for Cl-, der er defekt i cystisk fibrose. Ligner ASC-transportere i struktur med fx to NBDs.
Mutantproteinet folder forkert, da Phe er deleteret, så Cl- ka ikke komme ud af cellen og trække vand med.

Question 34

Beskriv mekanismen for NaK-pumpen

Answer 34

3 Na+ fra cellen bindes, og der sker bindes af ATP, så et Asp på indersiden phosphoryleres og der sker konformationsændring så 3 Na+ kan komme ud på ydersiden. To K+ bindes og P-Asp hydrolyseres og der sker konformationsændring tilbage, så K’ frigives inden i cellen.

Question 35

Hvordan fungerer lactosetransport?

Answer 35

H+ pumpes ud og laktosetransporter faciliterer symport ind i cellen. Laktoses transport er endergon, da det ophobes, men transporten er koblet til exergon protonreentry. Der er tale om rocking babana model.

Question 36

Hvilken effekt har CN- eller mutation af bestemt Arg eller Glu-rest for laktose permease?

Answer 36

Lactose kan stadig diffundere ind eller ud, men kan ikke opkoncentreres.

Question 37

Hvad er aquaporiner?

Answer 37

Transmembrane kanaler, som vand kan diffundere hurtigt igennem - retningen bestemmes af osmotisk gradient.
Resterne i de forskellige helixes er hydrofobe, men carbonyl-O’er kan H-binde med H2O. Kanalen er lille, så kun vand kan passere (og positive landninger frastøder H3O+). Vandpassagen sker ved konstant hydrogenbinding forskellige aa-rester. Nogle er gated med fx phosphorylering.

Question 38

Hvordan er K+-kanalen opbygget?

Answer 38

Opbygget som en cone, hvor hver af de 4 subunits har er transmembran helix og en mindre helix, der medvirker til at gøre kanalen selektiv. Negativt ladede rester skal tiltrække positive ioner som K+ og i starten gennem tragten bibeholdes de hydrerende vandmolekyler, der senere erstattes med interaktioner med carbonyl-carbonatomer, der er mulige pga. K+-ioners størrelse (modsat Na+). K+-ioner hopper gennem kanalen.
I nogle tilfælde er de voltagegated