Cesko.wiki Fences and pickets
Author
Albert FloresFences and pickets model složení plazmatické membrány (model plotů a proteinových hlídek) je koncepce popisující složení a dynamiku buněčné membrány. Tento model je založen na představě o rozdělení celého prostoru cytoplazmatické membrány na malé (70-300 nm) prostory, které vznikají jednak kvůli dočasnému propojení buněčné membrány a prvků aktinového cytoskeletu („fences“), a jednak kvůli existenci skupin imobilizovaných transmembránových proteinů, tzv. proteinových „hlídek“ („pickets“), které omezují volný pohyb látek membránovou plochou.
Fences and pickets koncepce složení plazmatické membrány postupně nahrazuje starší představy o složení buněčné membrány, jako např., Singerův-Nicolsonův model tekuté mozaiky a Saffmanův-Delbruckův model dvourozměrného tekutého kontinua.
Model membránových plotů
Síť membránového skeletu (MSK) aktinového základu je umístěna přímo na povrchu plazmatické membrány. Tato síť pravděpodobně rozděluje plazmatickou membránu do mnoha malých prostorů a ovlivňuje boční pohyb membránových molekul. +more Cytoplazmatické domény kolidují s membránovým skeletem, který způsobuje dočasné uvěznění nebo ohrazení transmembránových proteinů v síti MSK. Transmembránové proteiny (TM) mohou přeskakovat mezi sousedními oddíly, když je dostatečná vzdálenost mezi mřížkami sítě MSK a membrána je dost široká, nebo když je síť dočasně lokálně přerušena. Cytoplazmatické molekuly lokalizované na vnitřním povrchu plazmatické membrány jsou uvězněny uvnitř oddílů vytvořených membránovým skeletem.
Model transmembranních proteinových „hlídek“
Pohyb fosfolipidů a dokonce těch, které jsou umístěny na vnější vrstvě, je regulován sítí membránového skeletu aktinového původu, což je překvapující, protože membránový skelet se nalézá na vnitřní straně cytoplazmatické membrány a nemůže přímo interagovat s fosfolipidy umístěnými na vnější straně cytoplazmatické membrány. K vysvětlení přeskakovací difúze (hop-diffusion) v souladu s transmembránovými proteiny byl navržen model transmembranních (TM) proteinových "hlídek" (anchored TM-protein pickets model), ve kterém jsou různé transmembránové proteiny ukotveny a seřazeny podél membránového skeletonu a účinně působí jako řada „pickets“ proti volné difúzi fosfolipidů. +more To nejen z důvodu efektu prostorové překážky těchto proteinů, ale také z důvodu účinků podobným hydrodynamickému tření těchto imobilizovaných transmembránových proteinů „pickets“ na okolní lipidové molekuly. Když jsou TM proteiny ukotvené k membránovému skeletonu a nemohou se hýbat, viskozita okolní kapaliny se zvyšuje z důvodu efektu hydrodynamického tření na povrchu imobilizovaných proteinů. Protože když je podél membránového skeletonu seřazeno mnoho takto ukotvených TM proteinů je pro membránové molekuly v prostoru hranice těžké projít. Bylo prokázáno, že při absenci účinku hydrodynamického tření sterická překážka z "pikets" sama o sobě nestačí k vyvolání dočasného uvěznění lipidových molekul. Receptorový přenos a shlukování jsou klíčovým krokem mnoha signálních cest. Cytoskeleton hraje aktivní roli v inhibici nebo umožňuje přenos/shlukování membránových molekul.
Receptorové monomery mohou skákat do prostoru mimo hranice docela snadno, ale když se formují oligomery na ligandy, jejich tempo přeskoku dramaticky poklesne z důvodu zvětšení jejich velikosti. Mnoho receptorů a jiných s membránou asociovaných molekul je dočasně znehybněno na aktinových vláknech. +more Tato imobilizace je často zlepšena po receptorové vazbě a představuje klíčový krok pro spuštění navazující signalizace molekul. Mezitím může tvorba vzniklých receptorových uskupení vést k de novo polymerizaci aktinových vláken na receptorová uskupení. Tak může aktinové MSK sloužit jako základní lešení pro vznikající interakce mezi receptory a na aktin vázaných molekul a pro místní signalizace. „Pickets“ a „fences“ vytvořené z MSK a zakotvených TM proteinů poskytují buňce mechanismus pro zachování prostorové informace o přenosu signálu v membráně.
Různé TM proteiny zakotvené do aktinového membránového skeletonu a seřazené podél MSK efektivně působí jako řada „pickets“ proti volné difúzi lipidů a proteinů v buněčné membráně skrze sterické překážky a účinkem hydrodynamického tření imobilizovaných proteinů. „Fences“ ovlivňuje TM proteiny, zatímco „pickets“ ovlivňuje jak lipidy, tak i TM proteiny. +more V obou modelech membránové proteiny a lipidy mohou přeskakovat z prostorů do sousedních, pravděpodobně když teplotní fluktuace membrány a MSK utvoří prostor mezi nimi dostatečně široký aby mohly překonat integrální membránové proteiny, když se aktinová filamenta dočasně přeruší a nebo když membránové molekuly mají dostatečnou kinetickou energii k překonání bariery v místě hranice prostoru.