کانال های املاح

سلولها ترافیک مداوم مولکول های کوچک را در غشاهای خود حفظ می کنند. آنها از دو روش کلی متفاوت استفاده می کنند. در بعضی موارد ، آنها به طور فعال مولکول ها را با استفاده از پروتئین های پویا که مولکول را از یک طرف می گیرند ، به شکل تغییر می دهند ، به شکل تغییر می کنند و سپس مولکول را از طرف دیگر رها می کنند. در موارد دیگر ، مانند حمل و نقل اوره که در اینجا نشان داده شده است (ورود PDB 4EZC) ، حمل و نقل منفعل تر است و مولکول ها از طریق یک کانال در غشای تشکیل می شوند. در هر دو مورد ، کنترل و خاص حمل و نقل ضروری است ، به طوری که فقط مولکول های مناسب مجاز به عبور از آن هستند. کانال ها به ویژه مشکل هستند ، زیرا آنها باید اجازه دهند تا محموله هایشان از آن عبور کنند ، اما بدون اجازه دادن به پروتون یا یون ها در همان زمان در غشاء نشت می کنند.

پتاسیم کانال دار

ساختار کانال پتاسیم KSCA (ورود PDB 1BL8) ابتدا روشهای اصلی مورد استفاده کانال هایی را نشان داد که به طور انتخابی مولکول های محلول را حمل می کنند. KSCA از چهار زنجیره یکسان تشکیل شده است که یک کانال مرکزی را احاطه کرده است. این کانال دارای یک "فیلتر انتخابی" باریک در مرکز است که از حلقه ای از اسیدهای آمینه تشکیل شده است که به طور ریز تنظیم شده اند تا یون های پتاسیم متناسب باشند ، اما انواع دیگری از یون ها نیستند. یونهای پتاسیم ، که از پوسته طبیعی مولکول های آب خود محروم شده اند ، یک به یک از طریق فیلتر برای عبور از غشاء استفاده می کنند.

شباهت های ساختاری

محققان PSI در NYCOMPS بسیاری از کانال های دیگر را مورد بررسی قرار داده اند و یک راه حل ساختاری مشترک برای کار چالش برانگیز خود را نشان می دهند. چندین نمونه در اینجا گنجانده شده است ، همه از "بالا" مشاهده می شود ، بنابراین می توانید از طریق کانال مشاهده کنید: کانال پتاسیم TRKH (ورود PDB 3PJZ) ، حمل و نقل اوره UT-B (ورود PDB 4EZC) و کانال یون هیدروسولفید FNT3 (ورود PDB 3TDO). هر یک پیچیده از چندین زنجیره تشکیل می شود ، اما برخلاف کانال KSCA ، منافذ عملکردی بین چندین زنجیره ایجاد نمی شود ، بلکه در عوض ، یک کانال از طریق وسط هر زیر واحد تشکیل می شود (سوراخ های بزرگ در وسط UT-Bو مجتمع های FNT3 احتمالاً با لیپیدها یا مولکول های دیگر مسدود شده اند). مانند KSCA ، کانال ها به فیلترهای انتخابی در مرکز متکی هستند تا اطمینان حاصل شود که فقط مولکولهای مناسب از آن عبور می کنند. این کانال ها همچنین دارای یک مجموعه تخصصی از اسیدهای آمینه در ورودی و خروجی هستند که با ویژگی های شیمیایی مولکولی که حمل می کنند مطابقت دارد.

انتخابی

انتقال دهنده اوره (مدخل PDB 4ezd) از انواع ترفندهای شیمیایی برای شناسایی مولکول هدف خود استفاده می کند. در ورودی و خروجی به منافذ UT-B، یک "نردبان اکسیژن" وجود دارد که از سه اتم اکسیژن هم تراز تشکیل شده است. اینها برای تشکیل پیوندهای هیدروژنی با اوره بسیار مناسب هستند. علاوه بر این، چندین اسید آمینه آبگریز بزرگ یک شکاف اوره شکل را تشکیل می دهند که کاملاً با مولکول سازگار است. در مرکز منافذ، حلقه‌ای از اسیدهای آمینه آبگریز (که در اینجا به رنگ سبز نشان داده شده است)، که فقط به اندازه‌ای پهن است که اوره عبور کند، تمام مولکول‌های آب را قبل از عبور از اوره از بین می‌برد. بر اساس مطالعات نظری، محققان PSI پیشنهاد کرده‌اند که این حل‌سازی مرحله محدودکننده انرژی عبور از منافذ است. برای بررسی جزئیات بیشتر این ویژگی ها، روی زبانه JSmol برای یک Jmol تعاملی کلیک کنید.

انتقال دهنده اوره UT-B (ورودی PDB 4ezd)

انتقال دهنده اوره دارای چندین ویژگی ساختاری است که مجموعاً به عنوان فیلتر انتخابی شناخته می شود که جریان اوره را از طریق منافذ مرکزی کنترل می کند. در مرکز منافذ یک انقباض است که توسط اسیدهای آمینه آبگریز احاطه شده است (با رنگ سبز نشان داده شده است) که دهانه باریکی را به اندازه کافی برای اوره ایجاد می کند، اما نه آب های اطراف. در دو طرف انقباض، اوره توسط نردبانی از اتم‌های اکسیژن (که با رنگ قرمز نشان داده شده است) و چندین اسید آمینه آبگریز کناری شناسایی و قرار می‌گیرد.

منابع

Czyzewski، B. K. & Wang، D.-W. شناسایی و خصوصیات یک کانال یونی هیدروسولفید باکتریاییNature 483, 494-498 (2012).

لوین، ای. جی.، و همکاران. ساختار و مکانیسم نفوذ ناقل اوره پستاندارانProc. Natl. آکادمیعلمیUSA 109, 11194-11199 (2012).

کائو، ی.، و همکاران. ساختار کریستالی یک ناقل یون پتاسیم، TrkH. Nature 471, 336-341 (2011).

دویل، دی. ا.، و همکاران. ساختار کانال پتاسیم: اساس مولکولی هدایت و انتخاب پتاسیم. Science 280, 69-77 (1998).

درباره PDB-101

PDB-101 به معلمان، دانش آموزان و عموم مردم کمک می کند تا دنیای سه بعدی پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک را کشف کنند. یادگیری در مورد اشکال و عملکردهای متنوع آنها به درک همه جنبه های زیست پزشکی و کشاورزی، از سنتز پروتئین گرفته تا سلامت و بیماری و انرژی بیولوژیکی کمک می کند.

چرا PDB-101؟محققان در سراسر جهان این ساختارهای سه بعدی را به صورت رایگان در آرشیو بانک اطلاعات پروتئین (PDB) در دسترس قرار می دهند. PDB-101 مواد مقدماتی را برای کمک به مبتدیان برای شروع در این موضوع ("101"، مانند یک دوره ابتدایی) و همچنین منابعی برای یادگیری گسترده ایجاد می کند.