Tibbiyotning kelajagi - bu ma'lum bir kasallikning rivojlanishi va kechishi uchun mas'ul bo'lgan individual hujayra tizimlariga tanlab ta'sir qilishning shaxsiylashtirilgan usullari. Bu holda terapevtik maqsadlarning asosiy klassi hujayra membranasi oqsillari bo'lib, hujayraga to'g'ridan-to'g'ri signal uzatilishini ta'minlash uchun javobgardir. Bugungi kunda dorilarning deyarli yarmi hujayra membranalariga ta'sir qiladi va kelajakda ular faqat ko'proq bo'ladi. Ushbu maqola membrana oqsillarining biologik roli bilan tanishishga bag'ishlangan.
Hujayra membranasining tuzilishi va funksiyasi
Maktab kursidan ko'pchilik tananing tarkibiy birligi - hujayraning tuzilishini eslaydi. Tirik hujayraning tuzilishida hujayra ichidagi bo'shliqni atrof-muhitdan ajratib turadigan plazmalemma (membrana) alohida o'rin tutadi. Shunday qilib, uning asosiy vazifasi hujayra tarkibi va hujayradan tashqari bo'shliq o'rtasida to'siq yaratishdir. Ammo bu plazmalemmaning yagona vazifasi emas. Bilan bog'liq boshqa membrana funktsiyalari orasidabirinchi navbatda membrana oqsillari bilan ajralib chiqadi:
- Himoya (antijenlarni bog'laydi va ularning hujayra ichiga kirib ketishini oldini oladi).
- Tashish (hujayra va atrof-muhit o'rtasida moddalar almashinuvini ta'minlash).
- Signal (o'rnatilgan retseptorlari oqsil komplekslari hujayraning qo'zg'aluvchanligini va uning turli xil tashqi ta'sirlarga javob berishini ta'minlaydi).
- Energiya - energiyaning turli shakllarining transformatsiyasi: mexanik (flagella va siliya), elektr (asab impulsi) va kimyoviy (adenozin trifosfor kislotasi molekulalarining sintezi).
- Kontakt (desmosomalar va plazmodesmatalar, shuningdek, plazmolemmaning burmalari va oʻsimtalari yordamida hujayralar oʻrtasidagi aloqani taʼminlaydi).
Membranalar tuzilishi
Hujayra membranasi ikki qavatli lipidlardan iborat. Ikki qatlam lipid molekulasida turli xil xususiyatlarga ega bo'lgan ikkita qismning mavjudligi tufayli hosil bo'ladi - hidrofil va hidrofobik bo'lim. Membrananing tashqi qatlamini gidrofil xossaga ega qutbli “boshlar” hosil qiladi va lipidlarning hidrofobik “dumlari” ikki qavat ichida buriladi. Lipidlardan tashqari membranalarning tuzilishiga oqsillar kiradi. 1972 yilda amerikalik mikrobiologlar S. D. Xonanda (S. Jonatan Singer) va G. L. Nikolson (Garth L. Nikolson) membrana tuzilishining suyuqlik-mozaik modelini taklif qildi, unga ko'ra membrana oqsillari lipid ikki qavatida "suzadi". Ushbu model nemis biologi Kay Simons (1997) tomonidan membrana ikki qavatida erkin harakatlanadigan bog'langan oqsillar (lipid raftlari) bilan ma'lum, zichroq hududlarning shakllanishi nuqtai nazaridan to'ldirilgan.
Membran oqsillarining fazoviy tuzilishi
Turli hujayralarda lipidlar va oqsillarning nisbati har xil (quruq vazn bo'yicha oqsillarning 25 dan 75% gacha) va ular notekis joylashgan. Joylashuviga ko'ra oqsillar bo'lishi mumkin:
- Integral (transmembran) - membranaga o'rnatilgan. Shu bilan birga, ular membranaga, ba'zan esa bir necha marta kirib boradi. Ularning hujayradan tashqari hududlari ko'pincha oligosakkarid zanjirlarini olib, glikoprotein klasterlarini hosil qiladi.
- Periferik - asosan membranalarning ichki qismida joylashgan. Membran lipidlari bilan aloqa qaytariladigan vodorod aloqalari orqali ta'minlanadi.
- Ankorlangan - asosan hujayraning tashqi tomonida joylashgan va ularni sirtda ushlab turadigan "langar" ikki qatlamga botirilgan lipid molekulasidir.
Funksionallik va mas'uliyat
Membrana oqsillarining biologik roli xilma-xil bo'lib, ularning tuzilishi va joylashishiga bog'liq. Ularga retseptor oqsillari, kanal oqsillari (ion va porinlar), tashuvchilar, motorlar va strukturaviy oqsil klasterlari kiradi. Barcha turdagi membrana oqsili retseptorlari har qanday ta'sirga javoban, fazoviy tuzilishini o'zgartiradi va hujayraning javobini hosil qiladi. Masalan, insulin retseptorlari glyukozaning hujayra ichiga kirishini tartibga soladi va ko'rish organining sezgir hujayralarida rodopsin nerv impulsining paydo bo'lishiga olib keladigan reaktsiyalar kaskadini qo'zg'atadi. Membrana oqsil kanallarining roli ionlarni tashish va ularning konsentratsiyasidagi farqni (gradient) ichki va tashqi muhit o'rtasida saqlashdan iborat. Misol uchun,natriy-kaliy nasoslari mos keladigan ionlarning almashinuvini va moddalarning faol tashilishini ta'minlaydi. Porinlar - oqsillar orqali - suv molekulalarini uzatishda, tashuvchilar - ma'lum moddalarni konsentratsiya gradientiga qarshi o'tkazishda ishtirok etadilar. Bakteriyalar va protozoalarda flagella harakati molekulyar oqsil motorlari tomonidan ta'minlanadi. Strukturaviy membrana oqsillari membrananing o'zini qo'llab-quvvatlaydi va boshqa plazma membranasi oqsillarining o'zaro ta'sirini ta'minlaydi.
Membran oqsillari, oqsil membranasi
Membrana dinamik va juda faol muhit bo'lib, unda joylashgan va ishlaydigan oqsillar uchun inert matritsa emas. Bu membrana oqsillarining ishiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi va lipid raftlari harakatlanib, oqsil molekulalarining yangi assotsiativ aloqalarini hosil qiladi. Ko'pgina oqsillar sheriklarsiz ishlamaydi va ularning molekulalararo o'zaro ta'siri membranalarning lipid qatlamining tabiati bilan ta'minlanadi, ularning strukturaviy tashkil etilishi, o'z navbatida, tarkibiy oqsillarga bog'liq. O'zaro ta'sir va o'zaro bog'liqlikning ushbu nozik mexanizmidagi buzilishlar membrana oqsillari funktsiyasining buzilishiga va diabet va xavfli o'smalar kabi bir qator kasalliklarga olib keladi.
Tuzilmaviy tashkilot
Membrana oqsillarining tuzilishi va tuzilishi haqidagi zamonaviy g'oyalar membrananing periferik qismida ularning ko'pchiligi kamdan-kam hollarda bitta, ko'pincha bir nechta bog'langan oligomerizatsiya qiluvchi alfa-spirallardan iborat ekanligiga asoslanadi. Bundan tashqari, ushbu tuzilma funktsiyani bajarish uchun kalit hisoblanadi. Biroq, bu oqsillarning turlari bo'yicha tasnifituzilmalar ko'plab kutilmagan hodisalar keltirishi mumkin. Yuzdan ortiq tasvirlangan oqsillardan oligomerizatsiya turi bo'yicha eng ko'p o'rganilgan membrana oqsili glikoforin A (eritrotsit oqsili) hisoblanadi. Transmembran oqsillari uchun vaziyat yanada murakkab ko'rinadi - faqat bitta protein tasvirlangan (bakteriyalarning fotosintetik reaktsiya markazi - bakteriorhodopsin). Membran oqsillarining yuqori molekulyar og'irligini (10-240 ming d alton) hisobga olgan holda molekulyar biologlar tadqiqot uchun keng maydonga ega.
Uyali signalizatsiya tizimlari
Plazma membranasining barcha oqsillari orasida retseptor oqsillari alohida o'rin tutadi. Qaysi signallar hujayraga kirishini va qaysi biri kirmasligini aynan ular tartibga soladi. Barcha ko'p hujayrali va ba'zi bakteriyalarda ma'lumot maxsus molekulalar (signal) orqali uzatiladi. Ushbu signal agentlari orasida gormonlar (hujayralar tomonidan maxsus ajratilgan oqsillar), oqsil bo'lmagan shakllanishlar va individual ionlar mavjud. Ikkinchisi qo'shni hujayralar shikastlanganda va tananing asosiy himoya mexanizmi bo'lgan og'riq sindromi ko'rinishidagi reaktsiyalar kaskadini qo'zg'atganda ajralib chiqishi mumkin.
Farmakologiya uchun maqsadlar
Bu membrana oqsillari farmakologiyaning asosiy maqsadi hisoblanadi, chunki ular koʻpchilik signallar oʻtadigan nuqtalardir. Dori vositasini "maqsadga olish", uning yuqori selektivligini ta'minlash - bu farmakologik vositani yaratishda asosiy vazifadir. Retseptorning faqat ma'lum bir turiga yoki hatto kichik turiga selektiv ta'sir faqat bitta turdagi tana hujayralariga ta'sir qiladi. Bunday selektivta'sir qilish, masalan, o'simta hujayralarini oddiy hujayralardan ajrata oladi.
Kelajak dorilari
Membran oqsillarining xossalari va xususiyatlaridan yangi avlod dori vositalarini yaratishda allaqachon foydalanilmoqda. Ushbu texnologiyalar bir-biri bilan "o'zaro bog'langan" bir nechta molekula yoki nanozarrachalardan modulli farmakologik tuzilmalarni yaratishga asoslangan. "Maqsadli" qism hujayra membranasidagi ma'lum retseptor oqsillarini (masalan, onkologik kasalliklarning rivojlanishi bilan bog'liq) taniydi. Bu qismga membranani buzuvchi vosita yoki hujayradagi oqsil ishlab chiqarish jarayonlarida bloker qo'shiladi. Rivojlanayotgan apoptoz (o'z o'lim dasturi) yoki hujayra ichidagi transformatsiyalar kaskadining boshqa mexanizmi farmakologik vosita ta'sirining istalgan natijasiga olib keladi. Natijada, bizda minimal yon ta'sirga ega dori mavjud. Bunday saratonga qarshi kurashuvchi birinchi dorilar allaqachon klinik sinovlarda va tez orada yuqori samarali davolash vositalariga aylanadi.
Tuzilish genomikasi
Oqsil molekulalari haqidagi zamonaviy fan tobora axborot texnologiyalariga oʻtmoqda. Keng tadqiqot yo'li - kompyuter ma'lumotlar bazalarida saqlanishi mumkin bo'lgan hamma narsani o'rganish va tavsiflash va keyin bu bilimlarni qo'llash yo'llarini izlash - bu zamonaviy molekulyar biologlarning maqsadi. O'n besh yil oldin global inson genomi loyihasi boshlandi va bizda allaqachon inson genlarining ketma-ket xaritasi mavjud. Aniqlashni maqsad qilgan ikkinchi loyihabarcha "asosiy oqsillar" ning fazoviy tuzilishi - strukturaviy genomika - hali to'liq emas. Fazoviy struktura hozirgacha besh milliondan ortiq odam oqsilining 60 mingtasi uchungina aniqlangan. Olimlar losos geni bilan faqat yorqin cho'chqa go'shti va sovuqqa chidamli pomidorlarni yetishtirgan bo'lsalar-da, strukturaviy genomika texnologiyalari ilmiy bilimlar bosqichi bo'lib qolmoqda, ularning amaliy qo'llanilishi uzoq kutilmaydi.
