LE MEMBRANE CELLULARI Flashcards
RUOLO MEMBRANE CELLULARI
Il ruolo delle membrane all’interno della cellula non è solo di definire l’ambiente cellulare, ma permette anche una compartimentazione interno per garantire uno scambio di materiali con l’esterno.
Stabilità strutturale\ supporto fisico
Segnale
adesione cellulare
(Trasporto)
Dal punto di vista strutturale le membrane cellulari sono costituite da lipidi e proteine, e si stima che il contributo delle due componenti sia del 50% ciascuno. I lipidi sono tenuti insieme nella struttura del doppio strato fosfolipidico grazie al legame non covalente
LIPIDI- definizione, componenti- fosfolipidi
i lipidi sono una classe molto eterogenea ed una tipologia in particolare è strettamente presente nelle membrane: fosfolipidi, ovvero lipidi che presentano un gruppo fosfato. all’interno della classe dei fosfolipidi abbiamo i fosfogliceridi, il cui cuore nella molecola è rappresentato dal glicerolo, da quello il nome.
Molecolarmente parlando il primo e il secondo carbonio sono legati rispettivamente a due molecole di acido grasso, mentre il terzo è impiegato nelle gambe con il gruppo fosfato, che fornisce il nome alla cellula. il gruppo fosfato è a sua volta impegnato nel legame con la molecola organica di varia natura, e in base a ciò I fosfolipidi sono differenti e assumono diverse denominazioni.
La caratteristica principale dei fosfogliceridi e l’essere molecole anfipatiche, cioè all’interno della molecola si può identificare sia una regione idrofobica che una regione idrofilica.
Varie sono le tipologie di classificazioni dei fosfolipidi:
- Dal gruppo organico legato al fosfato
- Dalla lunghezza delle catene di acido grasso
- Dalla presenza o meno di legami insaturi nella catena, ovvero di legami doppi carbonio carbonio.
Una catena di acidi grassi si dice satura se presenta solo legami singoli carbonio carbonio, in cui ogni carbonio lega il numero massimo possibile di atomi di idrogeno, si definisce insatura se presenta un legame doppio carbonio carbonio: questo oltre a creare una curvatura nella catena rendendola meno flessibile anche un ruolo importante nelle interazioni con altri ospiti
i tipi principali di fosfolipidi delle membrane plasmatiche sono:
1. Fosfatidilcolina: in cui il gruppo fosfato è legato al gruppo organico colina
2. fosfatidilserina: in cui il gruppo fosfato è legato alla serina
3. fosfatidiletanolamina: gruppo fosfato legato con etanolamina
questi tre sono fosfogliceridi principali costituenti delle membrane plasmatiche, ma esiste un quarto tipo che differisce dai primi tre in cui il cuore della molecola non è Il glicerolo ma la sfingosina: esso Infatti non è un fosfogliceride ma uno sfingolipide.
sfingosina versus glicerolo: la differenza sta nella presenza di due gruppi ossidrilici e un NH.
Interazione tra molecole anfipatiche e acqua: I fosfolipidi sono costituiti da due code di acido grasso nella loro porzione idrofobica e da una testa idrofila.
Le molecole idrofiliche, chiamano l’acqua, essendo polari tendono a formare numerosi legami di idrogeno con l’acqua, un esempio nell’acetone, invece le idrofobiche, che La temono, essendo apolari non riescono a formare legami di idrogeno per cui la molecola non è solubilizzata in acqua. I fosfolipidi sono sostanze antipatiche, ovvero composte da una parte idrofobica e da una idrofilica.
Le sostanze anfipatiche assumeranno una conformazione totale che la parte idrofobica sia a minor contatto con l’ambiente acquoso mentre la parte idrofilica ad un maggiore. Esistono due tipi di strutture che garantiscono questo tipo di interazioni: le strutture micellari e le strutture a doppio strato fosfolipidico.
- Struttura a doppio strato fosfolipidico: le quote di acido grasso sono all’interno della struttura che costituisce un core idrofobico, mentre le teste idrofiliche si trovano a contatto con l’ambiente a cosa esterna. Un altro aspetto da considerare è quello che più strati fosfolipidici in acqua hanno una tendenza a richiudersi su se stessi per evitare un’interazione sfavorevole. Esso è inoltre un fluido bidimensionale, la cui fluidità deriva dal fatto che le singole unità cioè i con lipidi si possono muovere nel doppio strato creando una struttura dinamica.
- La struttura micellare invece, si genera quando è presente una sola catena di acido grasso. Questa tipologia non è presente nelle membrane cellulari.
ZATTERE LIPIDICHE:Le zattere lipidiche: le zattere lipidiche o lipid rafts, sono così chiamate poiché qui alcuni lipidi, come colesterolo e sfingolipidi sono particolarmente abbondanti.
Si formano affinché in uno spazio circoscritto ci siano tutte le proteine di uno specifico processo cellulare, in modo tale che essendoci una vicinanza fisica il processo sia favorito.
Doppio strato fosfolipidico asimmetrico: la composizione differente all’interno dei due strati sia in termini di molecole lipidiche che proteiche. I quattro tipi diversi di fosfolipidi elencati non sono disposti a caso, ciò è fondamentale per regolare alcuni processi di segnalazione cellulare:
- I lipidi che troviamo sullo strato citosolico sono fondamentali perché creano dei punti di attacco per alcuni enzimi o proteine coinvolti nella trasmissione di un segnale. avendo carica negativa vi è una diretta conseguenza, ovvero che l’interno della cellula sia costituito da un abbondanza di cariche negative
- Sfingomielina e fosfatidilcolina si trovano sull’emiestrato rivolto verso lo spazio extracellulare
- Fosfatidilserina e fosfatidiletanolamina si trovano sull’emistrato interno
Utilità: alcuni animali utilizzano questo metodo per distinguere le cellule vive da quelle morte in processi di morte programmata: quando la cellula muore espone sull’emistrato esterno alcuni fosfolipidi che normalmente non sono esposti. essa funge da segnale di riconoscimento per i macrofagi.
- Glicolipidi: li ritroviamo soltanto sull’emistrato esterno. Lipidi costituiti da due code di acido grasso legate a degli anelli di carboidrati.
Glicolipidi: li ritroviamo soltanto sull’emistrato esterno. Sono catene di zuccheri unite a catene di fosfolipidi, in particolare costituiti da due code di acido grasso (fosfolipidi) legate a degli anelli di carboidrati (zuccheri).
I più abbondanti fanno parte della famiglia dei gangliosidi
LIPIDI- regolazione fluidità di membrana
Da cosa deriva la fluidità del doppio strato fosfolipidico? La fluidità deriva dal fatto che le singole unità, ovvero fosfolipidi, si possono muovere nel doppio strato dando vita a una struttura altamente dinamica con quattro tipi di movimento:
- Rotazione: ciascun fosfolipide può ruotare attorno al proprio asse
- Flessione le catene di acido grasso possono flettersi
- Diffusione laterale: in ogni momento ciascun lipide può diffondersi lateralmente ma rimanendo sempre lo stesso emistrato
- Flip flop: diffusione trasversale con un cambiamento di amministrato
Non tutti i movimenti sono ugualmente probabili. i movimenti di rotazione sono molto frequenti come la diffusione laterale. Il più sfavorito è il Flip Flop poiché la testa idrofilica dovrebbe attraversare la porzione idrofobica prima di poter raggiungere l’altro emistrato. Tale movimento accade spontaneamente ma richiede ore o giorni come intervallo di tempo.
Nella cellula esistono alcuni enzimi che catalizzano la reazione e permettono di velocizzare il processo di Flip Flop punto e se sono dette flippasi, e saranno fondamentali nel processo di sintesi delle membrane. Il loro scopo sarà quello di riequilibrare due messaggi impedendo che uno che rischia di più di un altro.
La cellulare regola la fluidità affinché venga mantenuta l’omeostasi perché se fosse troppo fluida o solida la maggior parte delle reazioni chimiche cellulari non potrebbe avvenire. I sistemi per regolare la fluidità sono:
1. Regolazione della concentrazione fosfolipidica nel doppio strato in base alla presenza o meno dei doppi legami nelle catene di acidi grassi. Se avessimo soltanto catene 10 di grassi saturi queste sarebbero tutte lineari e I fosfolipidi di riuscirebbero ad interagire molto bene formando dei legami forti, ma la membrana in questo caso sarebbe poco fluida invece una membrana cellulare che contiene catene di acidi grassi insaturi sarà più fluida poiché I fosfolipidi tra di loro riuscirebbero a creare un numero ridotto di legami. Esso si attua spesso in risposta a cambiamenti ambientali (Gli oli a temperatura ambiente sono liquidi, quindi insaturi, i grassi saturi, come il grasso animale, sono solidi a temperatura ambiente. Se la temperatura esterna diminuisce la cellula riduce il numero di legami tra fosfolipidi e adiacenti andando ad aumentare il numero 10 di grassi insaturi e quindi la fluidità)
2. Il secondo modo è variare il contenuto di colesterolo, altra componente fondamentale delle membrane. anch’esso può essere considerato anfipatico in quanto possiede una grossa porzione polare rappresentata dalla porzione idrocarburica e quella eterociclica, sia il gruppo ossidrilico polare, che può essere considerato come una piccola testa polare legata ad una grossa coda idrofobica. Quando il colesterolo si inserisce nel doppio strato va a ridurre le interazioni tra I fosfolipidi adiacenti conferendo fluidità alla membrana
Colesterolo: basse temperature diminuisce le interazioni che formerebbe con acidi grassi, mantiene stato fluido; alte T aumenta interazioni impedendo indebolimento membrana
In sostanza la cellula regola la fluidità della propria membrana passò lipidica agendo sulla quantità di fosfolipidi saturi insaturi oppure aumentando il diminuendo la quantità di colesterolo
LIPIDI- COMPOSIZIONE MEMBRANA PROCARIOTICA
Composizione della membrana procariotica: le membrane procariotiche non contengono colesterolo nella membrana e i fosfolipidi non sono diversificati. La diversificazione della composizione della membrana plasmatica è invece propria delle cellule più evolute.
LIPIDI- GLICOLIPIDI ed esempi- gruppi sanguigni, cellule neuronali, sistema immunitario
Glicolipidi: li ritroviamo soltanto sull’emistrato esterno. Sono catene di zuccheri unite a catene di fosfolipidi, in particolare costituiti da due code di acido grasso (fosfolipidi) legate a degli anelli di carboidrati (zuccheri).
I più abbondanti fanno parte della famiglia dei gangliosidi
GANGLIOSIDE GM1: è un recettore esposto al di fuori della membrana cellulare. il ganglioside GM 1 è formato da una catena di sfingosina, una catena di zuccheri ed un gruppo di acido silico che conferisce alla molecola carica negativa. Questo recettore è importante in quanto viene utilizzato dalle cellule del lume intestinale per legare la tossina colerica. In questo modo la tossina media il rilascio dei liquidi intestinali da parte del lume e causa diarrea debilitante. I glicolipidi possono quindi risultare dei recettori specifici sia per fattori endogeni che per fattori di tipo patologico.
CELLULE NEURONALI questo ganglioside è detto GM 1 ed è particolarmente abbondante nelle cellule neuronali e intestinali. Ha ruolo di:
- Trasmissione dell’impulso nervoso
- recettore per la tossina colerica, permettendo il suo ingresso in determinate cellule dell’organismo
ciò è per sottolineare che questi glicolipidi possono funzionare anche come recettori
GRUPPI SANGUIGNI I glicolipidi sono determinanti dei vari gruppi sanguigni:
- L’individuo del gruppo 0 hanno globuli rossi che esprimono sulla loro membrana plasmatica e un glicolipide che prende il nome di antigene 0, che presenta un complesso di diversi anelli di carboidrati in sequenza
- se si aggiunge un’altra molecola di carboidrato a un residuo di n-acetil-galattosammina , questo antigene viene riconosciuto come antigene A
- nel caso del gruppo B il residuo di carboidrato aggiuntivo e il galattosio, Dunque i globuli rossi che presentano questo glicolipide avranno un gruppo sanguigno di tipo B
SISTEMA IMMUNITARIO alcuni componenti dello strato glucidico mediano le risposte alle infezioni. In seguito ad un’infezione, i carboidrati presenti sulla superficie dei neutrofili sono riconosciuti dalle lectine, che si trovano sulle cellule di rivestimento dei vasi sanguigni. Dopo il riconoscimento, i neutrofili aderiscono alle pareti dei vasi e migrano dal sangue dei tessuti infetti per eliminare i batteri responsabili dell’infezione. I glicolipidi sono fondamentali nel processo di reclutamento delle cellule del nostro sistema immunitario al sito dell’infezione. abbiamo già nominato la lectina, ovvero una molecola che è espressa sulle cellule epiteliali di rivestimento dei vasi sanguigni. Essa è in grado di riconoscere in maniera altamente specifica ai glicolipidi presenti su neutrofili e sulle cellule del nostro sistema immunitario che si trovano all’interno del torrente circolatorio.
PROTEINE- funzioni, ruolo
Le proteine sono il secondo elemento che compone le membrane cellulari, e ne costituisce il restante 50%.
le proteine hanno diverse funzioni:
- Alcune di queste proteine inserite nel doppio strato fosfolipidico hanno funzione fondamentale per ancorare la cellula la matrice extracellulare
- altre hanno funzione di trasportatori, permettono il passaggio bidirezionale di molecole sia dentro che fuori la cellula.
- molti degli enzimi catalizzano numerose reazioni chimiche necessarie per la vita cellulare, che avvengono sulla membrana plasmatica, una delle principali superfici di lavoro, in quanto gli enzimi sono principalmente localizzati in questa sede
- permettono di condurre il segnale
- le proteine di membrana, come i neutrofili, hanno un ruolo nel processo di riconoscimento cellulare: non solo i glicolipidi sono riconosciuti nel meccanismo visto poco fa, ma le stesse proteine di membrana possono essere riconosciute da proteine da recettori che si trovano su altre cellule.
- permettere a cellule che sostituiscono la struttura organizzata, quindi un tessuto di interagire tra loro: Gap junctions
- costituiscono L’antigene di superficie dei batteri
PROTEINE- modelli secondo cui si relazionano con i lipidi
Le proteine interagiscono con i lipidi per formare il doppio strato fosfolipidico: Due sono i modelli principali che si attribuiscono all’interazione delle proteine con i lipidi:
- Modello a sandwich: secondo il quale le proteine di membrana ricoprivano l’emistrato sia extracellulare che citosolico dei lipidi. Questo modello è stato poi dichiarato scorretto.
- il modello a mosaico fluido: quello più accreditato, in cui le proteine sono inserite nel doppio strato fosfolipidico o vi sono associate e si possono muovere liberamente in questo fluido bidimensionale di lipidi.
PROTEINE- come si associano al doppio strato? Come risultano essere le proteine in cui vi sono lipidi? Perchè una proteina può attraversare un doppio strato?
come le proteine si associano al doppio strato? vari possono essere i modi. in base a come interagiscono con il doppio strato si può creare una classificazione:
1. Trans membrana, attraverso un interamente lo strato
2. associata alla membrana: legate alla membrana ma non la attraversano integralmente
le proteine transmembrana o associate alla membrana sono anche definite integrali di membrana o periferiche.
- Proteine transmembrana
varie sono anche le proteine trans membrana. Esse si classificano in:
- Proteina monopasso, attraverso il doppio strato fosfolipidico una volta sola
- Proteina multipasso, attraverso il doppio strato fosfolipidico più volte
- Struttura foglietto Beta arrotolato (barilotti), si richiude su se stessa, e forma un canale acquoso che permette il passaggio di molecole attraverso la membrana
- Struttura dell’Alfa elica anfipatica, non inserita per intero nello strato fosfolipidico, ma si inserisce in un emistrato, in questo caso l’emistrato citosolico, mentre il resto della proteina è rivolta verso il citoplasma
- Le proteine con porzione lipidica, detto lipide di collegamento, il liquido si inserisce nel doppio strato fosfolipidico e fa sì che la proteina sia interiormente associata alla membrana. Il Lipide di collegamento come legato alla membrana? quando queste proteine vengono sintetizzate a livello del reticolo endoplasmatico, viene tagliata via una porzione di proteine e viene aggiunto il liquido di collegamento. - Proteine associate alla membrana
si definiscono proteina associata alla membrana quelle che si legano indirettamente ad essa, e questo legame coinvolge altre proteine le proteine integrali di membrana sono bianche, e le proteine associate legano o una porzione citosolica o una porzione extracellulare di queste, il risultato finale è che queste proteine sono associate.
Essendo proteine legate alla membrana in maniera indiretta, Esse sono legate in maniera debole. dunque le proteine che attraversano integralmente la membrana sono legate saldamente ad esse ed è difficile estrarle.
Le proteine in cui abbiamo i lipidi, risultano essere trans membrana o associate alla membrana? no, associate alla membrana risultano essere solo quelle che hanno un legame indiretto con un’altra proteina. Sono quindi considerate integrali alla Membrana.
Perché una proteina può attraversare un doppio strato? la proteina trans membrana che riesce ad attraversare la membrana a doppio strato, deve avere delle caratteristiche particolari chimiche e fisiche che permettono tale attraversamento. La zona della proteina che attraversa il doppio strato fosfolipidico ha una conformazione particolare ad alfa elica.
Quella porzione della proteina deve poter stabilire contatti e poter interagire con il cuore idrofobico dei fosfolipidi, dunque gli aminoacidi della proteina che formano l’alfa elica e attraversano il doppio strato fosfolipidico sono degli aminoacidi idrofobici non polari
PROTEINE- grafici di idropatia
Se noi conosciamo una sequenza di una proteina, si può prevedere a priori se la proteina sarà una proteina trans membrana o una periferica.
grafici di idropatia:I grafici di idropatia permettono di mettere in evidenza la presenza di porzioni della proteina idrofobiche, ovvero quelle che si estendono attraverso il doppio strato fosfolipidico.
interazioni tra Alfa eliche e: le eliche e trans membrana delle proteine multipasso possono interagire tra di loro. Nel momento in cui la proteina è appena stata sintetizzata, le alfa eliche sono ancora separate tra di loro, ma la situazione finale prevede che le Alfa eliche che attraversano la membrana interagiscono tra di loro contribuendo alla formazione finale della proteina: queste Alfa eliche non sono solo necessarie all’attraversamento della membrana plasmatica, ma hanno anche un ruolo nella formazione di complessi di proteine, in quanto le Alfa eliche possono legare al file eliche di proteine adiacenti formando complessi, utili durante la segnalazione cellulare.
i barili Beta come canali trans membrana: un’altra conformazione della proteina transmembrana è quella barilotto foglietto Beta. Un esempio è la porina, una delle proteine più abbondanti nella cellula: il foglietto Beta si chiude a formare il barilotto, chiamato anche canale acquoso, che permette il passaggio di determinati soluti punto questi canali sono altamente selettivi, poiché gli aminoacidi che costituiscono il foglietto Beta, ovvero alcune porzioni della Catena polipeptidica, si possono proiettare verso il centro di questo canale acquoso Formando un vero e proprio filtro di selettività.
come funziona? le catene laterali polari degli amminoacidi rivestono il canale acquoso all’interno, mentre le catene laterali non polari si proiettano dall’esterno del barile per interagire col nucleo idrofobico del doppio strato lipidico.
PROTEINE- modificazione delle proteine di membrana- Perchè queste modoficazioni sono solo sulla proteina rivolta alla porzione extracellulare?
La glicosilazione delle proteine di membrana: Così come i lipidi, anche le proteine di membrana possono essere glicosilate. la glicosilazione si ha su porzione extracellulare della proteina. il motivo è sempre lo stesso: gli oligosaccaridi vengono aggiunti alla proteina all’interno del lume dell’apparato Golgi, il rilascio della proteina nella membrana fa sì che questi oligosaccaridi siano rivolti verso l’esterno.
Le proteine di membrana sono inoltre caratterizzate da formazione di ponti disolfuro, altra modifica che troviamo esclusivamente sul versante extracellulare. Essa è fondamentale per il corretto ripiegamento della proteina, e per le interazioni con altre proteine.
Quindi un’altra caratteristica di asimmetria della membrana plasmatica e che le proteine di membrana possono essere glicosilate e avere ponti di solfuro solo nella parte extracellulare
Perché queste modificazioni sono solo sulla porzione di proteina rivolta alla porzione extracellulare? Questo deriva da come la proteina è stata sintetizzata. La proteina è sintetizzata nel reticolo endoplasmatico. Successivamente raggiunge l’apparato del Golgi, dove ha luogo la glicosilazione complessa: qui man mano che si muove nel Golgi si può notare che la codina verde viene man mano ramificata, ovvero vengono aggiunti ulteriori zuccheri. Una volta glicosilata può abbandonare il Golgi attraverso una vescicola. Quando la vescicola si fonde, l’unico orientamento possibile che la catena di carboidrati può assumere è esposta sulla superficie esterna
la glicosilazione è una modifica post trascrizionale, risultato del legame covalente tra un monosaccaride e una molecola proteica o lipidica, senza l’azione di controllo di un enzima.
INTERAZIONE DEI CARBOIDRATI CON PROTEINE E LIPIDI- GLICOCALICE
interazione dei carboidrati con proteine e lipidi
il glicocalice: oltre ai lipidi e proteine, molte membrane contengono anche notevoli quantità di carboidrati. Questi carboidrati sono localizzati sul versante esterno della membrana. Se quindi queste catene di carboidrati si associano a lipidi (Vengono glicosilate) si parla di glicolipidi, se a proteine di glicoproteine.
Esistono Inoltre delle proteine dette proteoglicani, ovvero delle catene polisaccaridiche legate ad un nucleo di proteine. I proteoglicani sono componenti della matrice extracellulare che possono essere assorbite dalla superficie esterna. Ci si riferisce a questa struttura come glicocalice.
Il glicocalice è questo rivestimento esterno della cellula, quindi rivolto verso il lato di membrana extracellulare, rivestito di carboidrati, più specificatamente di proteoglicani. Esso ha funzione di protezione, dal punto di vista meccanico e chimico, in quanto costituisce una barriera, e lubrificazione della membrana oltre che nel riconoscimento e adesione cellulare.
I carboidrati sono presenti in forma di catene di oligosaccaridi legate alle proteine, glicoproteina o al lipidi glicolipidi di membrana. Esse possono trovarsi legate ad un Core proteico nella matrice extracellulare, proteoglicani della matrice.
METODO PER STUDIO DELLA MEMBRANA
Metodo di studio della membrana:
perché studiare le proteine? Ci si trova a studiare le proteine di membrana perché se sono degli enzimi, e sono molto presenti nell’organismo. Può essere però molto difficile individuarne la funzione.
Come studiare le proteine?le tecniche utilizzate sono principalmente due: Criofrattura e esportazione delle proteine
- La Criofrattura è una frattura del doppio strato fosfolipidico che avviene al freddo e permette di esporre le proteine di membrana. Non è però di uso comune né disponibile in tutti i laboratori.
- la tecnica più utilizzata è quella dell’esportazione delle proteine, che avviene grazie all’utilizzo di detergenti. I detergenti sono piccole molecole anfipatiche, motivo per cui utili all’estrazione delle proteine di membrana. Queste piccole molecole aggregano formando micelle. Nel momento in cui si supera una determinata concentrazione, detta concentrazione micellare critica, questi detergenti vengono mescolati con le membrane, e le porzioni idrofobe di queste molecole si legano alle porzioni idrofobe delle proteine e lipidi, disgregando il sistema.
Come tirare fuori le proteine di membrana? le code idrofobiche dei detergenti vanno a interagire legarsi con la porzione idrofobica della proteina, mentre le loro teste polari sono rivolte verso l’esterno, l’ambiente acquoso. Ciò permette di estrarre la proteina da questo ambiente e portarla in soluzione punto
la corsa elettroforetica e la colorazione: la corsa elettroforetica prevede che le proteine che sono state estratte dai frammenti di membrana, grazie a un detergente, vengano caricate su un gel di acrilamide posto all’interno di un campo elettrico. Le proteine più sono leggere piccole e più migreranno, e quindi a fine corsa le potremmo ritrovare sul fondo del gel di poliacrilamide, mentre proteine molto grandi migreranno con più fatica, meno velocemente, quindi saranno ritrovate sulla parte più alta del gel.
dopo averle separate in base al proprio peso molecolare, si possono colorare con diversi coloranti per evidenziarle. si osserveranno diverse bande.
molto spesso però possono svolgere la loro funzione biologica solo se formano dei grossi complessi molecolari.
PROTEINE- IL MOVIMENTO- perchè confinare la proteina in domini specifici?
movimento delle proteine di membrana: esistono vari tipi di movimento all’interno della membrana, simili a quelle dei lipidi. I diversi tipi di movimento delle proteine sono:
- Rotazionale, ruotano intorno al proprio asse, perpendicolare allo strato fosfolipidico
- diffusione laterale, lateralmente all’interno del doppio strato fosfolipidico.
oggi tecniche molto sofisticate ci permettono di misurare la velocità con cui le proteine si diffondono nella membrana plasmatica: la tecnica su cui ci soffermeremo è la FRAP, acronimo che sta per fluorescence recovery after photobleaching. Si utilizzano delle cellule in cui le proteine di membrana sono marcate da essere fluorescenti, con i metodi visti precedentemente. Quando si ha la cellula con la proteina fluorescente, si sbianca (“glitchare”) con un laser un’area di membrana plasmatica. Si può misurare quanto velocemente questa fluorescenza è ripristinata. Più velocemente la fluorescenza è ripristinata, maggiore è la velocità con cui le proteine possono diffondere nel doppio strato fosfolipidico. L’unico modo per spiegare questo risultato finale è assumere che le proteine si possano diffondere lateralmente all’interno della membrana plasmatica.
in generale le proteine si possono muovere ma non tutte alla stessa velocità. Con questo esperimento è possibile dunque capire quali proteine sono mobili e qual è il loro coefficiente di diffusione.
la limitazione del movimento delle proteine: non tutte le proteine si possono muovere all’interno della membrana plasmatica. Vi sono quattro tipologie di strategia:
- Formazione di aggregati, proteine che si assemblano tra di loro formando un complesso, limitato nel movimento dalle sue grandi dimensioni
- interazione di queste proteine di membrana con componenti o delle proteine dell’ambiente extracellulare. il legame con queste proteine libere nell’ambiente extracellulare, nei limiti del movimento
- queste proteine legano componenti intracellulari, anche qui essendo ancorata e non possono muoversi
- Interazione di queste proteine di membrana con proteine di superficie di una cellula adiacente, anche in questo caso essendo ancorate non possono muoversi.
perché è importante limitare la diffusione delle proteine? Perché alcuni tipi cellulari altamente specializzati necessitano di domini di membrana specializzati, ovvero la formazione di regione di membrana in cui sono presenti alcune proteine e non altre.
come confinare la proteina in dominio specifici? Attraverso la limitazione appena vista.
Per far sì che si vengano a creare specifici domini, in determinate zone, legate ha delle determinate funzioni, ad esempio le cellule epiteliali che ritroviamo sul rivestimento intestinale, che presentano su un lato, quello apicale, implicato nell’assorbimento dei nutrienti all’interno del lume intestinale, mentre sugli altri laterali e basali, il tipo di proteina che ritroviamo sarà differente, si creano delle giunzioni e cellula, basate su proteine che ritroviamo sulla membrana di entrambe le cellule, e ciò viene a creare delle vere e proprie barriere.
Oppure attraverso delle interazioni delle proteine della membrana con proteine del citoscheletro, altro modo per limitare la diffusione delle proteine nel doppio strato fosfolipidico.
