Membrana reprezintă bariera celulară ce are rol atât în delimitarea celulei, cât și de a menține o interacțiune controlată cu elementele extracelulare. Conform modelului de mozaic fluid, membrana este un mozaic de componente ce se mișcă liber în planul membranar. Mai exact, aceste diagrame sunt doar o captură a unui proces dinamic în care proteinele și fosfolipidele se plimbă una pe lângă cealaltă. Din punct de vedere al organizării structurale, aceasta este formată în principal dintr-o combinație de lipide (adică fosfolipide și colesterol), proteine și grupuri de carbohidrați.

Fosfolipidele, ce reprezintă elementul principal în membrană sunt aranjate într-un bistrat, această dispunere a lor fiind rezultatul proprietății lor de a fi amfipatice, adică au zone atât, hidrofobe, cât și hidrofile. Partea hidrofilă este formată dintr-un fosfat și un glicerol și este dispusă în partea externă a membranei. În schimb, partea hidrofobă este formată din 2 terminații nepolare alcătuite la rândul lor din acizi grași saturați și nesaturați.

GPCR. Ce este GPCR?

GPCR este o proteină, și una din cele mai numeroase familii de receptori, fiindu-le atribuite între 1 și 3% dintre genele întregului genom, având rol în multiple procese din organism. Deși există variante diferite ale acestor proteine, toți acești receptori au un număr de caracteristici structurale comune, cum ar fi o zona extracelulară N-terminală, urmată fiind de cele 7 domenii transmembranare, ce sunt legate de câte 3 componente extracelulare și 3
intracelulare  și o zona intracelulară C-terminală. Proteina G, ce este cuplată la acest receptor, este o proteină ce se leagă de guanină, mai exact de guanin difosfat și guanin trifosfat. Această proteină este formată din 3 subunități (alfa, beta, gamma). Atunci când un ligand se leagă de GPCR, apare o modificare conformațională ce duce la schimbarea relației dintre cele 3 subcomponente ale proteinei G, ceea ce face ca subcomponenta alfa să înlocuiască GDP-ul cu GTP, împreună cu disocierea ei de subcomponentele beta și gamma, aceasta fiind acum un activator liber, ce se va lega de o altă proteină membranară și va duce la formarea de cAMP și PPi (inorganic pyrophosphate), cu rol de mesager secundar.

Membrana are un rol semnificativ în interacțiunea liganzilor cu GDPR, fiind descoperite zone de conexiune intramembranare la acești receptori, mai exact în zona exterioară spiralei alfa a proteinei. Aceste zone au fost denumite zone alosterice, acest lucru însemnând că ele se află topologic diferit față de zonele normale, ce se numesc ortosterice. Acest lucru induce un număr de efecte specifice, mai exact: liganzii alosterici pot potența sau inhiba transducția semnalului, bistratul fosfolipidic poate îmbunătăți eficiența legării liganzilor la zonele intramembranare ale receptorului, se poate modifica procesul de recunoaștere molecular și concentrația ligandului, iar acumularea excesivă de liganzi în membrana poate duce la o toxicitate ridicată.

Aceste interacțiuni cu membrana pot duce la o cinetică de interacțiune mai bună, însă acumularea excesivă de liganzi poate duce la o toxicitate ridicată, prin creșterea probabilității de legare nespecifică la alte proteine membranare. În mod interesant, adăugăm și faptul că și colesterolul și fosfolipidele pot acționa că modulatori alosterici asupra GPCR, prin legarea directă la acele zone intramembranare de activare sau prin modificarea proprietăților membranei.

Bibliografie

  1. Szlenk, C. T., GC, J. B., & Natesan, S. (2019). Does the lipid bilayer orchestrate accessand binding of ligands to transmembrane orthosteric/allosteric sites of GPCRs?Molecular Pharmacology, mol.118.115113. https://doi.org/10.1124/mol.118.115113

EU e-Privacy Directive

Departamentul de Anatomie, fiziologie animala si biofizica

Prof. dr. Dan Florin Mihailescu (director de  departament)

Prof. dr. Alexandru  Babes

Prof. dr. Speranta Avram

Prof. dr. Violeta Ristoiu

Prof. dr. Beatrice Mihaela Radu

Conf. dr. Mihaela Marcu Lapadat

Conf. dr. Dana Cucu

FP

Conf. dr. Florentina Pluteanu

Lect. dr. Doru Gabor

TS photo

Lect. dr. Tudor Selescu

Lect. dr. Cristina Matanie

Alexandru Deftu

Asist.dr. Alexandru Deftu

roxana

Asist.dr. Roxana Gheorghe

Cornelia Dragomir

Geanina Haralambie

Liliana Stamatin

Cristina

PozaAcademieLuiza

Prof. dr. Maria Luiza Flonta (profesor emerit)