结构生物化学/膜蛋白/膜曲率
外观
- 弯曲的膜会招募大量烷基化的蛋白质,而无需亲和力,也不需要特定的识别基序。生物弯曲膜通过脂质组成和膜弯曲蛋白的作用来识别。
- 膜曲率可以调节具有特定识别基序的蛋白质的定位。两亲性α螺旋是重要的膜曲率传感器,包括范围广泛的蛋白质,它们通过识别脂质堆积中的曲率缺陷而对正弯曲膜具有更大的亲和力。膜曲率依赖性测量(主要是在体外进行)是在不同直径的脂质体上平均得到的。这些测量降低了准确性,使亲和力的计算更加困难。
- 科学家Dimitrios Stamou及其同事利用荧光显微镜确定单个脂质体的膜曲率选择性结合,消除了计算问题。他们的研究表明,弯曲的膜可以容纳高密度的两亲性分子。因此,膜曲率的感知是脂质膜的特性,而不需要任何通过疏水基序锚定的特定蛋白质。
- 单个脂质体结合测量使用不同大小的生物素化脂质体,然后用生色团标记并通过链霉亲和素固定。使用荧光强度来测量单个脂质体的直径。另一个生色团用于标记感兴趣的分子,以及两个荧光信号的比率,以找到标记分子对每个单个脂质体的密度。
- 发现两亲性α螺旋肽与固定脂质体的结合对应于两亲性α螺旋的直径。对于 200 纳米及以上的测量,肽的密度保持不变;对于 50 纳米以下的测量,密度急剧增加。发现平衡常数 Kd 对低于 Kd 浓度下的曲率选择性结合贡献很小。
- 在高度弯曲的膜中,脂质堆积缺陷的密度更大,为两亲性分子提供插入自己的位点。结合密度的增加增加了膜外小叶的面积。在更高浓度下,相互作用会饱和,缺陷密度效应会占主导地位。毕竟,肽密度将与缺陷密度成正比,肽的结果将与模型相符。
- 该模型可以确定任何具有曲率选择性的两亲性分子的插入。科学家使用具有棕榈酰基序的简单烷基链来测试模型的性质。所有烷基链都是膜曲率的传感器,与两亲性α螺旋肽相当。烷基链的头基团没有任何影响,改变自身链。此外,可以在链中添加蛋白质,而不会影响曲率感应特性。
- 总体而言,膜曲率是一种通用机制,可以影响所有两亲性分子的定位。在膜中融合脂质浓度的影响下,膜曲率在科学研究中可以对蛋白质运输和细胞信号传导发挥重要作用。
- Hatzakis, N. S., Bhatia, V. K., Larsen, J., Madsen, K. L., Bolinger, P-Y., Kunding, A. H., Castillo, J., Gether, U., Hedegård, P. & Stamou, D. 弯曲的膜如何招募两亲性螺旋和蛋白质锚定基序。自然化学生物学(2009 年 9 月 13 日)。doi:10.1038/nchembio.213