Tibbin gələcəyi müəyyən bir xəstəliyin inkişafı və gedişindən məsul olan fərdi hüceyrə sistemlərinə selektiv təsirin fərdiləşdirilmiş üsullarıdır. Bu vəziyyətdə terapevtik hədəflərin əsas sinfi hüceyrəyə birbaşa siqnal ötürülməsini təmin edən strukturlar kimi hüceyrə membranı zülallarıdır. Artıq bu gün dərmanların demək olar ki, yarısı hüceyrə membranlarına təsir göstərir və gələcəkdə yalnız daha çox olacaq. Bu məqalə membran zülallarının bioloji rolu ilə tanışlığa həsr edilmişdir.
Hüceyrə membranının quruluşu və funksiyası
Məktəb kursundan çoxları orqanizmin struktur vahidinin - hüceyrənin quruluşunu xatırlayır. Canlı hüceyrənin strukturunda xüsusi yer hüceyrədaxili məkanı ətraf mühitdən ayıran plazmalemma (membran) oynayır. Beləliklə, onun əsas funksiyası hüceyrə məzmunu ilə hüceyrədənkənar boşluq arasında maneə yaratmaqdır. Lakin bu, plazmalemmanın yeganə funksiyası deyil. ilə əlaqəli digər membran funksiyaları arasındailk növbədə membran zülalları ilə ifraz edin:
- Qoruyucu (antigenləri bağlayır və onların hüceyrəyə daxil olmasının qarşısını alır).
- Nəqliyyat (hüceyrə ilə ətraf mühit arasında maddələr mübadiləsini təmin etmək).
- Siqnal (daxili reseptor zülal kompleksləri hüceyrələrin qıcıqlanmasını və onun müxtəlif xarici təsirlərə reaksiyasını təmin edir).
- Enerji - enerjinin müxtəlif formalarının çevrilməsi: mexaniki (kambala və kirpiklər), elektrik (sinir impulsu) və kimyəvi (adenozin trifosfor turşusu molekullarının sintezi).
- Əlaqə (desmosomlar və plazmodesmata, həmçinin plazmolemmanın qıvrımları və çıxıntılarından istifadə edən hüceyrələr arasında əlaqəni təmin edir).
Membranların strukturu
Hüceyrə membranı ikiqat lipid təbəqəsidir. İkiqatlı lipid molekulunda fərqli xüsusiyyətlərə malik iki hissənin - hidrofilik və hidrofobik hissənin olması səbəbindən əmələ gəlir. Membranların xarici təbəqəsi hidrofilik xüsusiyyətlərə malik qütblü "başlar" tərəfindən əmələ gəlir və lipidlərin hidrofobik "quyruqları" iki qatın içərisində çevrilir. Lipidlərdən başqa, membranların strukturuna zülallar da daxildir. 1972-ci ildə amerikalı mikrobioloqlar S. D. Müğənni (S. Jonathan Singer) və G. L. Nikolson (Garth L. Nicolson) membranın strukturunun maye-mozaika modelini təklif etdi, ona görə membran zülalları lipid ikiqatında "üzər". Bu model alman bioloqu Kai Simons (1997) tərəfindən membranın iki qatında sərbəst hərəkət edən əlaqəli zülallarla (lipid salları) müəyyən, daha sıx bölgələrin əmələ gəlməsi baxımından əlavə edilmişdir.
Membran zülallarının məkan quruluşu
Müxtəlif hüceyrələrdə lipidlərin və zülalların nisbəti fərqlidir (quru çəkiyə görə zülalların 25-75%-i) və onlar qeyri-bərabər yerləşmişdir. Yerinə görə zülallar ola bilər:
- İnteqral (transmembran) - membrana quraşdırılmışdır. Eyni zamanda, onlar bəzən dəfələrlə membrana nüfuz edirlər. Onların hüceyrədənkənar bölgələri tez-tez qlikoprotein qruplarını meydana gətirən oliqosakarid zəncirlərini daşıyır.
- Periferik - əsasən membranların daxili hissəsində yerləşir. Membran lipidləri ilə əlaqə geri dönən hidrogen bağları ilə təmin edilir.
- Ankorlu - əsasən hüceyrənin xarici tərəfində yerləşir və onları səthdə saxlayan "lövbər" ikiqatlı təbəqəyə batırılmış lipid molekuludur.
Funksionallıq və məsuliyyətlər
Membran zülallarının bioloji rolu müxtəlifdir və onların strukturundan və yerindən asılıdır. Bunlara reseptor zülalları, kanal zülalları (ion və porinlər), daşıyıcılar, motorlar və struktur zülal qrupları daxildir. Bütün növ membran zülal reseptorları istənilən təsirə cavab olaraq məkan quruluşunu dəyişir və hüceyrənin cavab reaksiyasını təşkil edir. Məsələn, insulin reseptoru qlükozanın hüceyrəyə daxil olmasını tənzimləyir və görmə orqanının həssas hüceyrələrində olan rodopsin sinir impulsunun görünüşünə səbəb olan reaksiyalar kaskadını tetikler. Membran zülal kanallarının rolu ionları nəql etmək və daxili və xarici mühit arasında konsentrasiyalarındakı fərqi (gradient) saxlamaqdır. Misal üçün,natrium-kalium nasosları müvafiq ionların mübadiləsini və maddələrin aktiv daşınmasını təmin edir. Porinlər - zülallar vasitəsilə - su molekullarının, daşıyıcıların - müəyyən maddələrin konsentrasiya gradientinə qarşı ötürülməsində iştirak edir. Bakteriyalarda və protozoalarda flagellaların hərəkəti molekulyar zülal motorları tərəfindən təmin edilir. Struktur membran zülalları membranın özünü dəstəkləyir və digər plazma membran zülallarının qarşılıqlı təsirini təmin edir.
Membran zülalları, zülal membranı
Membran dinamik və çox aktiv bir mühitdir və orada yerləşən və işləyən zülallar üçün inert matris deyil. Membran zülallarının işinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir və hərəkət edən lipid salları protein molekullarının yeni assosiativ bağlarını meydana gətirir. Bir çox zülal sadəcə tərəfdaşlar olmadan işləmir və onların molekullararası qarşılıqlı əlaqəsi membranların lipid təbəqəsinin təbiəti ilə təmin edilir, onun struktur təşkili öz növbəsində struktur zülallardan asılıdır. Bu zərif qarşılıqlı təsir və qarşılıqlı asılılıq mexanizmindəki pozuntular membran zülallarının funksiyasının pozulmasına və diabet və bədxassəli şişlər kimi bir sıra xəstəliklərə gətirib çıxarır.
Struktur təşkilat
Membran zülallarının strukturu və strukturu haqqında müasir fikirlər, membranın periferik hissəsində onların əksəriyyətinin nadir hallarda bir, daha tez-tez bir neçə əlaqəli oliqomerləşən alfa-spirallardan ibarət olmasına əsaslanır. Üstəlik, funksiyanın icrasının açarı məhz bu strukturdur. Bununla belə, zülalların növlərinə görə təsnifatıdırstrukturlar daha çox sürprizlər gətirə bilər. Yüzdən çox təsvir edilmiş zülaldan oliqomerləşmə növü baxımından ən çox öyrənilən membran zülalı qlikophorin A (eritrosit zülalı)dır. Transmembran zülalları üçün vəziyyət daha mürəkkəb görünür - yalnız bir protein təsvir edilmişdir (bakteriyaların fotosintetik reaksiya mərkəzi - bakteriorhodopsin). Membran zülallarının yüksək molekulyar çəkisini (10-240 min d alton) nəzərə alaraq, molekulyar bioloqlar geniş tədqiqat sahəsinə malikdirlər.
Hüceyrə siqnal sistemləri
Plazma membranının bütün zülalları arasında reseptor zülalları xüsusi yer tutur. Hüceyrəyə hansı siqnalların daxil olub, hansının daxil olmadığını tənzimləyən onlardır. Bütün çoxhüceyrəli və bəzi bakteriyalarda məlumat xüsusi molekullar (siqnal) vasitəsilə ötürülür. Bu siqnal agentləri arasında hormonlar (hüceyrələr tərəfindən xüsusi olaraq ifraz olunan zülallar), zülal olmayan birləşmələr və fərdi ionlar var. Sonuncu, qonşu hüceyrələr zədələndikdə və bədənin əsas müdafiə mexanizmi olan ağrı sindromu şəklində reaksiyalar kaskadını işə saldıqda sərbəst buraxıla bilər.
Farmakologiya üçün hədəflər
Farmakologiyanın əsas hədəfi membran zülallarıdır, çünki onlar siqnalların çoxunun keçdiyi nöqtələrdir. Dərmanı "hədəfləmək", onun yüksək seçiciliyini təmin etmək - farmakoloji agentin yaradılmasında əsas vəzifə budur. Yalnız müəyyən bir reseptor növünə və ya hətta bir alt növünə seçici təsir yalnız bir növ bədən hüceyrələrinə təsir edir. Belə bir seçiciməruz qalma, məsələn, şiş hüceyrələrini normal hüceyrələrdən fərqləndirə bilər.
Gələcəyin dərmanları
Membran zülallarının xassələri və xüsusiyyətləri artıq yeni nəsil dərmanların yaradılmasında istifadə olunur. Bu texnologiyalar bir-biri ilə “çarpaz bağlanmış” bir neçə molekul və ya nanohissəciklərdən modul farmakoloji strukturların yaradılmasına əsaslanır. "Hədəf" hissəsi hüceyrə membranındakı müəyyən reseptor zülallarını tanıyır (məsələn, onkoloji xəstəliklərin inkişafı ilə əlaqəli olanlar). Bu hissəyə membranı məhv edən agent və ya hüceyrədə zülal istehsalı proseslərində bloker əlavə olunur. Apoptozun (öz ölümünün proqramı) və ya hüceyrədaxili çevrilmələr kaskadının başqa bir mexanizminin inkişafı bir farmakoloji agentə məruz qalmanın istənilən nəticəsinə gətirib çıxarır. Nəticədə minimum yan təsirləri olan bir dərmanımız var. İlk belə xərçənglə mübarizə aparan dərmanlar artıq klinik sınaqlardadır və tezliklə yüksək effektiv müalicəyə çevriləcək.
Struktur genomika
Zülal molekullarının müasir elmi getdikcə daha çox informasiya texnologiyalarına keçir. Geniş tədqiqat yolu - kompüter məlumat bazalarında saxlanıla bilən hər şeyi öyrənmək və təsvir etmək və sonra bu bilikləri tətbiq etmək yollarını axtarmaq - müasir molekulyar bioloqların məqsədi budur. Cəmi on beş il əvvəl qlobal insan genomu layihəsi başladı və bizdə artıq insan genlərinin ardıcıl xəritəsi var. İkinci layihəni təyin etməyi hədəfləyirbütün "əsas zülalların" məkan quruluşu - struktur genomikası - hələ də tamamlanmaqdan uzaqdır. Məkan quruluşu indiyə qədər beş milyondan çox insan zülalının yalnız 60.000-i üçün müəyyən edilmişdir. Elm adamları qızılbalıq geni ilə yalnız parlaq donuz balaları və soyuğa davamlı pomidor yetişdirsələr də, struktur genomika texnologiyaları elmi biliklərin bir mərhələsi olaraq qalır və onların praktiki tətbiqi uzun sürməyəcək.
