Белок полосы 3
Белок полосы 3 - белок цитоскелета эритроцита ( рис. 109.2 ). Делеция гена белка полосы 3 делает мембрану эритроцита ригидной и защищает эритроциты от внедрения малярийных плазмодиев .Недостаточность этого белка наследуется аутосомно-доминантно и приводит к легкой анемии .
Белок полосы 3 - это транспортный трансмембранный белок , который в пределах липидного бислоя находится в наиболее глобулярной конформации. Его полипептидная цепь пронизывает бислой несколько раз. Его молекулярная масса около 1ОО ООО и содержит небольшой углевод, выступающий на наружной поверхности клетки. Белок носит название полосы 3, поскольку при электрофорезе в полиакриламидном геле в присутствии ДСН он занимает соответствующее положение относительно других белков.
Белок полосы 3 принимает участие в переносе кислорода из легких к тканям и углекислого газа из тканей к легким . Находясь в легких , эритроциты избавляются от углекислого газа путем замены аниона НСО3 на анион Сl . В мембране есть специальный анионный канал для осуществления данного процесса. Газообмен может быть заблокирован с помощью специфического ингибитора, связывающегося с белком, формирующим этот канал. При использовании ингибитора, меченного радиоактивным изотопом, можно идентифицировать в мембране эритроцитов белок, образующий ионный канал . Таким белком оказался белок полосы 3.
Пассивный транспорт полярных молекул через неполярный бислой трансмембранным белком полосы 3 происходит следующим образом: например, белок полосы 3 (или его димер) мог бы сформировать гидрофильный канал необходимого размера и заряженный соответствующим образом, что позволило бы ионам Сl и НСО перетекать через бислой по градиентам их концентраций. Однако маловероятно, что подобный транспорт может осуществлять молекула гликофорина , которая пронизывает бислой в виде простой аальфа-спирали. Можно полагать, что белки, непосредственно участвующие в активном или пассивном транспорте полярных молекул через мембраны, по способу ассоциации с липидным бислоем гораздо больше похожи на белок полосы 3, чем на гликофорин. Для того, чтобы понять механизм функционирования транспортных белков, необходима точная информация об их трехмерной структуре в составе бислоя. Единственнй мембранный транспортный белок, для которого подобные детали известны, это - бактериородопсин .
Интегральный мембранный белок полосы 3 является переносчиком анионов (НСО3/С1 анионо-обменник, AE1 ).
В цитоплазматическом домене белка полосы 3 выявлена последовательность Ala-Leu-Leu-Leu-Lys, которая необходима для связывания анкирина с этим белком [ Jordan C. et al., 1995 ].
Примерно 40% всех мономеров белка полосы 3 в одном эритроците (около 400 тысяч молекул) характеризуется ограниченной вращательной подвижностью, что, по-видимому, вызвано взаимодействием белка полосы 3 с цитоскелетом .
Гомология в аминокислотной последовательности цитоплазматических доменов эритроцитарного и неэритроцитарного белка полосы 3 составляет около 35%, но есть очень консервативный участок, расположенный между аминокислотами 157-177. Первоначально предполагалось, что именно эта последовательность участвует в связывании анкирина [ Morrow J.S. et al., 1989 ]. Действительно, исследования с применением химерных молекул, образованных частью белка полосы 3 (AE1) и частью близкородственного ему эпителиального белка AE2, который не связывает анкирин, показали, что для связывания анкирина необходима последовательность, состоящая из 40 аминокислотных остатков (155-195) [ Ding Y. et al., 1996 ].
Однако было установлено, что для связывания анкирина с белком полосы 3 необходимы также первые 79 аминокислотных остатков в N-концевой части молекулы белка полосы 3, так как lелеция этого участка устраняет связывание анкирина, характеризующееся высоким сродством [Ding Y. et al., 1995].
Таким образом, анкирин взаимодействует как минимум с двумя участками молекулы белка полосы 3.
Имеются данные о том, что анкирин связывается с белком полосы 3, когда он находится еще в эндоплазматическом ретикулуме или в первом компартменте аппарата Гольджи, и в таком виде встраивается в мембрану. За выход комплекса из мембран ретикулума отвечает, по-видимому, именно анкирин [Morrow J.S. et al., 1989].
При исследовании влияния анкирина на олигомеризацию белка полосы 3 было установлено, что удаление анкирина приводит к постепенному превращению тетрамеров белка полосы 3 в димеры и далее в мономеры. Внесение избытка анкирина в такую смесь опять вызывает олигомеризацию белка полосы 3, в результате чего он вновь переходит в тетрамерное состояние. По-видимому, анкирин связывается не с димерами (как считалось ранее), а преимущественно с тетрамерами белка полосы 3. Кроме того, в результате диссоциации тетрамеров белка полосы 3 на димеры исчезает большинство анкирин-связывающих участков, расположенных на мембране эритроцита: в частности, утрачиваются все участки связывания анкирина с низким сродством (обеспечивающие быструю фазу связывания анкирина) и около половины участков связывания с высоким сродством (опосредующие медленную фазу связывания анкирина) [Van Dort H.M. et al., 1998].
Смотрите также:
