חלבוני טרנספורטר ממברנה: פונקציות וסוגים - ביולוגיה - 2025

מובילי הממברנה הם חלבונים בממברנה אינטגרליים מתמחים בביצוע ההובלה הספציפית של יונים ומולקולות קטנות מסיסים משני צידי קרום התא.

מכיוון שמולקולות אלה אינן יכולות לעבור בכוחות עצמן את ליבן ההידרופובי של דו שכבתי שומנים, חלבונים אלה מאפשרים לתא: לשמור על סביבות מוגדרות באופן שונה, להבלע חומרים מזינים, להפריש את חומרי חילוף החומרים של הפסולת, ולווסת את ריכוזי היונים והמולקולות.

חלבון טרנספורטר ממברנה. מאת אמה דיטמר - יצירה משלה, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

חלבוני הטרנספורטר סווגו לשתי קבוצות גדולות: תעלות ומובילים. הובלות קושרים באופן ספציפי את המולקולה המיועדת להובלה ועוברים שינויים קונפורמציונליים כדי שיוכלו לגייס אותם. בתורו, התעלות אינן קושרות מולקולות, אלא יוצרות מנהרה ממנה הן נעות בחופשיות, פשוט מודרות על ידי הרדיוס המולקולרי שלהן.

בנוסף לסיווג זה, ישנם אחרים אשר לוקחים בחשבון את כמות המולקולות שיועברו, את הכיוון שאליו הם מועברים, את התלות או לא באנרגיה ואת מקור האנרגיה שהם משתמשים.

הובלה על פני קרום התא

סינתזת קרום הייתה האירוע האבולוציוני הסופי שהוליד תאים.

בהחלט כל קרומי התא מהווים חסמים המתנגדים למעבר חופשי של יונים ומולקולות לתאים ומחוצה להם. עם זאת, עליהם לאפשר כניסה של אנשים החיוניים להפעלתם כמו גם יציאת פסולת.

לכן סחר במולקולות בשני הכיוונים מתבצע באופן סלקטיבי. במילים אחרות, התא מחליט למי להכנס או לצאת ממנו ובאיזו שעה.

כדי להשיג זאת הוא משתמש בקיומם של חלבוני טרנסממברנה מתמחים המתפקדים כתעלות או שערים, המכונים הובלות קרום.

כ- 20% מהגנים בקוד תאים לחלבוני טרנספורטרור ממברנות אלה. זה נותן לנו מושג לגבי הרלוונטיות שיש לתובלה לתפקוד התא.

במובן זה, למחקר חלבונים אלה יש חשיבות רבה הן בזיהוי היעדים הכימותרפיים, כמו גם באמצעי הובלה אפשריים של תרופות לתאי יעד.

פונקציות של מסועי קרום

הובלות סלולריות אחראיות להעברת מומסים בעלי אופי אורגני ואורגני דרך ממברנות תאים.

העברה זו מתבצעת באופן ספציפי רק ברגעים בהם התא זקוק לו על מנת:

- שמירה על שיפועים אלקטרוכימיים בתאים, חיוניים לביצוע פונקציות חיוניות כמו ייצור אנרגיה שדורש התא והתגובה לגירויים בקרומים נרגשים.

- קח מאקרו ומיקרו-תזונה מהמדיום הנחוץ בכדי לספק לתא את המונומרים שיהוו את השלדים של מקרומולקולות המרכיבים אותו (חומצות גרעין, חלבונים, פחמימות וליפידים).

- הגב לגירויים ולכן השתתף בתהליכי איתות סלולרי.

סוגי חלבוני טרנספורטר ממברנה

הובלות ממברנות סווגו לפי סוג ההובלה שהם מבצעים לשתי קטגוריות רחבות: תעלות ומובילים.

סוגי חלבוני טרנספורטר ממברנה. מאת LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], מתוך Wikimedia Commons.

חלבוני תעלה

חלבוני תעלה מתווכים את ההובלה הפסיבית של מולקולות מים, כמו גם סוגים שונים של יונים. תחבורה מסוג זה אינה דורשת ביצוע אנרגיה והיא מתרחשת באופן ספונטני לטובת שיפוע הריכוז של המולקולה שתועבר.

שם הערוצים נובע מהעובדה שהמבנה שרוכשים חלבונים אלה דומה למנהרה, דרכה מתרחשת מעבר בו-זמנית של מולקולות רבות שנבחרות על סמך הרדיוס המולקולרי שלהן. מסיבה זו ניתן לשקול הובלות אלה כמסננת מולקולרית.

בין הפונקציות הקשורות למובילים אלה ניתן למנות את היצירה, התחזוקה וההפרעה של מדרונים אלקטרוכימיים על פני קרומי התא.

עם זאת, ערוצים רבים אחרים מתחלפים בין מצבים פתוחים וסגורים בתגובה לבואם או להסרתם של גירויים מסוימים.

גירויים מסוג זה יכולים להיות חשמליים באופנים תלויים מתח, כימיים בתעלות תלויות ליגנד או פיזיקלים בתעלות המגיבות לשינויים מכניים כמו מתח או מתח.

מסועים

חלבוני הטרנספורטר נקראים גם נשאים או היתר. הם משתמשים בהדרגות אלקטרוכימיות לביצוע הובלה לצד אחד או לצד השני של הממברנה.

סוג זה של חלבוני טרנספורטר יכול לתווך שני סוגים של הובלה. הובלה פסיבית מקלה של מולקולה לכיוון יחיד וירידה במעלה שיפוע או ריכוז של שתי מולקולות שונות.

בתורו, ההובלה ההובלה לאותו כיוון מתבצעת על ידי סימפטרים ובכיוונים מנוגדים על ידי נוגדי-נשיאה.

לעומת זאת, בניגוד לתעלות המאפשרות מעבר סימולטני של מולקולות רבות דרכם, הובלות מאפשרות מעבר מוגבל וספציפי של מספר מסוים של מולקולות. כדי להבטיח זאת, יש להם אתרים מחייבים ספציפיים.

במקרה זה, ברגע שהמולקולה קשורה לטרנספורטר, האחרונה עוברת שינוי קונפורמטיבי החושף את אתר הכריכה לצד השני של הממברנה, ובכך מעדיף הובלה.

תלות זו בשינוי מבני בחלבוני הספק מאטה את הקצב שאליו מועברים מולקולות.

סוגי מסועים

בהתבסס על תלות או לא של אנרגיה לביצוע ההובלה, ניתן לסווג את חלבוני הטרנספורמציה ל: הובלות מנחים פסיביות ומובילים פעילים.

- מסועים מקלים פסיביים

הובלות מקלות פסיביות אינן דורשות אספקת אנרגיה ומבצעות הובלת מולקולות מאזור ריכוז גבוה לאזור בעל ריכוז נמוך.

- פעילים המאפשרים הובלות

לעומת זאת, הובלות אקטיביות דורשות הזנה של אנרגיה כדי להזיז חומרים כנגד שיפוע הריכוז שלהם. מנגנון זה מגיב לתהליך הובלה פעיל.

מסועים ראשיים (משאבות)

המשאבות מבצעות הובלת יונים ומולקולות לתקשורת התאית והתאית, באמצעות מנגנון תובלה פעיל ראשוני.

כלומר, הם משתמשים באנרגיה מהידרוליזה של ATP בכדי לגרום ל"תנועה במעלה של יונים ומולקולות "להפוך לתהליך חיובי אנרגטי.

אחד התפקידים הקשורים לסוג זה של טרנספורטר הוא יצירת המדיום החומצי הפנימי המאפיין את הליזוזומים של תאים מן החי, את הוואווולים של תאי צמחים ושל לומן הקיבה.

מובילים פעילים משניים

הובלות אלה מנצלות את האנרגיה המשתחררת במהלך הובלה יונית הובלת לטובת שיפוע האלקטרוכימי שלה בכדי להיות מסוגלים להעביר מולקולה אחרת כנגד שיפוע הריכוז שלה. במילים אחרות, הם מבצעים את ההובלה הפעילה המשנית של מולקולות.

הפניות

1. אלברטס ב ', ג'ונסון א', לואיס ג'יי, רף מ ', רוברטס ק', וולטר פ. 2002. ביולוגיה מולקולרית של התא, מהדורה רביעית. ניו יורק: גרלנד מדע.
2. בנטס HS. המושגים של זרימת הממברנה ושלפוחית ​​הממברנה כמנגנונים להובלה פעילה ושאיבת יונים. J BiophysBiochemCytol. 1956; 25: 2 (4 Suppl): 99-103.
3. Oparin AI, Deborin GA. מודל של הובלה פעילה של חלבון דרך קרום השומנים. Ukr Biokhim Zh. 1965; 37 (5): 761-768.
4. שניידר M, Windbergs M, Daum N, Loretz B, Collnot EM, Hansen S, Schaefer UF, Lehr CM. חציית מחסומים ביולוגיים למסירת תרופות מתקדמת. יור ג'י פארם ביופארם. 2013; 84: 239-241.
5. Seeger MA. מחקר טרנספורמטרי ממברנות בזמנים של אינספור מבנים. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2018; 1860 (4): 804-808.
6. וולפה ד.א. מבחני הטרנספורטר הם שימושיים בכלים חוץ גופיים בגילוי ופיתוח תרופות. מומחה לחוות דעת על סמים. 2016; 11 (1): 91-103.
7. וואנג F, וואנג Y, ZhangX, Zhang W, Guo S, Jin F. ההתקדמות האחרונה של פפטידים חודרים לתא כמובילים חדשים למסירת מטענים תוך תאיים. שחרור בקרת J. 2014; 174: 126-136.