microdomain là Rafts của màng
Như chỳng ta đó biết, màng sinh chất thể hiện tớnh bất đối xứng cao về sự phõn bố của cỏc thành phần lipid và protein ở hai lớp đơn phõn tử lipid (leaflet) của màng kộp lớp lipid (lipid bilayer). Mặc dự cỏc phõn tử lipid vẫn cú hiện tượng di động “nhào lộn” (mục 3.8), nhưng sự phõn bố phõn tử lipid vẫn khụng phải ngẫu nhiờn. Cỏc glycosphingolipid (cerebrosides, gangliosides) luụn luụn cú cỏc nhúm acid bộo bóo hoà với mạch cac bon khỏ dài cú xu hướng kết hợp với cỏc hệ thống cấu trỳc vũng của cholesterol cú cỏc chuỗi phospholipid thường khụng bóo hoà để hỡnh thành cỏc tập hợp bền chặt và ổn định hơn. Tập hợp microdomain sphingolipid-cholesterol thường nằm ở mặt ngoài của lớp đơn phõn tử của màng sinh chất cú thể nhỡn thấy rừ nhờ kớnh hiển vi nguyờn tử lực (Atomic – force Microspopy –AFM) và nổi lờn so với vựng “biển” phospholipid bao quanh, được gọi là Rafts của màng.
Cỏc Rafts lipid của màng sinh chất thường rất giầu hai lớp protein tớch hợp của màng (integral proteins). Đú là cỏc protein được mỏ neo vào lipid màng bằng liờn kết cộng hoỏ trị với hai acid bộo bóo hoà chuỗi dài và cỏc loại protein gắn mỏ neo với GPI (Glycosyl phoshatidylinositol). Mỗi một Raft cú đường kớnh khoảng 50nm và chứa khoảng vài ngàn phõn tử sphingolipid và từ 10 đến 50 protein xuyờn màng. Một số thụ thể và cỏc protein truyền tớn hiệu dường như nằm tỏch biệt với cỏc Raft của màng.
Một lớp protein tớch hợp màng được gọi là caveolin liờn kết với cholesterol tạo ra lực uốn cong lớp lipid kộp vào bờn trong của màng, hỡnh thành nờn cỏc hang động nhỏ
caveolae trờn bề mặt của tế bào. Caveolae tham gia vào nhiều chức năng của màng như sự
lưu thụng của cỏc phõn tử trong màng và sự biến đổi tớn hiệu từ ngoài vào trong tế bào để
tạo ra đỏp ứng tế bào. Caveolae là những Raft lipid bất thường, chỳng gồm cả lớp lipid đơn của màng lipid kộp trong đú lớp đơn phớa trong chứa cỏc domain hỡnh cầu của protein màng gọi là caveolin, nhụ về phớa tế bào chất trong khi lớp lipid ngoại bào thường chứa Raft sphingolipid – cholestorol liờn kết với cỏc protein mỏ neo vào gốc glycosylphosphatidylinositol (GPI). Cỏc receptor dành cho insulin và cỏc yếu tố sinh trưởng khỏc cũng như một số protein liờn kết với GTP và cỏc protein kinase liờn quan đến truyền tớn hiệu qua màng đều được định vị trong cỏc Raft lipid và ở cả Caveola.
Hỡnh 3.13
Cỏc Microdomain (Rafts) trong màng sinh chất
Sự kết hợp bền vững của cỏc sphingolipid và cholesterol ở lớp ngoài của màng lipid kộp tạo ra một vi khu vực (microdomain) làm cho vựng này dày hơn so với cỏc vựng khỏc và chứa nhiều protein tớch hợp liờn kết với glycosyl phosphatidyl inositol (GPI) bằng liờn kết giữa nhúm carboxyl của protein với tận cựng ethanolamin của GPI. Nhờ kớnh hiển vi nguyờn tử lực (Atomic force Microscopy) người ta đó phỏt hiện ra cỏc Raft (vựng nhạt nhụ cao) so với nền thấp hơn bao quanh chỉ chứa phospholipid (Theo Saslowsky D.E.et al. 2002. J. Biol. chem 277: 26966 – 26970).
Túm tắt chương 3
Màng sinh học được cấu thành bằng lớp kộp cỏc phõn tử lipid liờn tục trờn đú cú nhiều phõn tử protein đa dạng gắn vào. Lớp kộp lipid này ở trạng thỏi lỏng, với cỏc phõn tử lipid riờng rẽ cú thể khuếch tỏn nhanh chúng trong lớp đơn của chỳng. Hầu hết cỏc loại phõn tử
lipid đụi khi cú thể khuếch tỏn ngang từ lớp đơn này sang lớp đơn kia của màng. Cỏc phõn tử lipid màng là lưỡng tớnh, và vài loại trong số chỳng (cỏc phospholipid) cú thể ngay lập tức lắp rỏp thành cỏc tấm kộp khi được đặt trong nước; cỏc lớp kộp lipid hỡnh thành nờn cỏc khoang được đúng kớn cú thể được hàn gắn lại nếu bị rỏch. Cú 3 loại phõn tử lipid màng chủ yếu là phospholipid, cholesterol, và glycolipid – Cỏc thành phần lipid của hai lớp đơn trong và ngoài của lớp kộp là khỏc nhau, thể hiện tớnh bất đối xứng cả về thành phần cấu tạo và cỏch sắp xếp phản ỏnh cỏc chức năng khỏc nhau của hai phớa của màng tế bào.
Mụ hỡnh khảm lỏng về màng sinh học cho biết màng sinh chất luụn bao gồm hai thành phần cơ bản là lớp phõn tử lipid kộp chứa đựng cỏc loại phõn tử protein xuyờn màng và bao vựng ngoại vi màng. Cỏc protein màng tế bào đúng vai trũ quan trọng trong hoạt động sống của tế bào như vận chuyển, thụ thể, cỏc enzym hoạt động trao đổi chất và truyền thụng tin giữa cỏc tế bào.
Cỏc phõn tử Sphingolipid và cholesterol tụ lại với nhau thành từng đỏm microdomain nhụ cao hơn cỏc vựng bao quanh của màng chỉ chứa phospholipid thụng thường. Cỏc microdomain được gọi là Raft của màng. Nhờ kỹ thuật hiển vi nguyờn tử lực (AFM) người ta đó phỏt hiện ở trong Raft thường chứa cỏc protein tớch hợp Caveolin tạo ra cỏc hang
chứa cỏc receptor dành cho Insulin và cỏc yếu tố sinh trưởng, cũng như cỏc protein liờn kết GTP, Kinase và cả cỏc protein và Caveolin.
Chương 4
Cỏc protein màng