Caractéristiques, fonctions et assemblage des Porinas

Le Porineas Ce sont un type de protéine membranaire complète qui permette la diffusion de divers types de molécules de taille moyenne. Ils se trouvent dans les membranes externes des bactéries négatives à Gram (comme dans ET. coli) et les mitochondries et les chloroplastes. Ces protéines transmembranales transfèrent complètement les membranes et leur structure est formée par des feuilles β.

Contrairement aux protéines de convoyeur, les porines sont des protéines de canal, c'est-à-dire qu'elles forment des canaux ou des pores ouverts qui traversent la membrane où il est situé, permettant la diffusion libre de molécules avec une taille et un chargement appropriés.

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Caractéristiques

Les porines sont des protéines qui créent des canaux transmembraaux et, contrairement à la plupart des protéines qui traversent une membrane, la partie qui traverse cette membrane est constituée par des feuilles β au lieu de l'hélice α.

Ces protéines membranaires complètes peuvent manquer de sélectivité par rapport aux molécules qui les traverseront, ou peuvent présenter certains degrés de taille et de sélectivité de charge. Ils peuvent également permettre le passage de molécules plus petit qu'une certaine taille.

La région polaire de la chaîne de porine est à l'intérieur couvrant le canal aqueux, tandis que la partie apolaire est projetée à l'extérieur du canon, interagissant avec la région hydrophobe de la bicouche lipidique de la membrane.

La diffusion à travers les canaux formés par ces protéines est dû à un gradient de concentration de la molécule ou de la substance qui traverse la membrane et est une diffusion passive, c'est-à-dire qu'elle ne nécessite pas d'énergie métabolique pour le mouvement de la substance.

Cette diffusion est contrôlée par des mécanismes spécifiques qui peuvent ouvrir ou fermer le canal et peuvent être inhibés par plusieurs composés.

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Structure

À la fin des années 1980, à travers la cristallographie des rayons x, la structure atomique d'une porine a été déterminée pour la première fois, correspondant à la membrane cellulaire de Rhodobacter capsulatus qui est une bactérie photosynthétique.

Cette Porine se compose d'une coupe-ruse, où chaque monomère forme un baril β avec 16 feuilles β qui sont roulées ensemble, formant une structure cylindrique capable de traverser la membrane et qui contient un pore plein d'eau à l'intérieur.

Divers types de porines ont été décrits depuis lors, les cellules procaryotes et eucaryotes. Tous sont constitués de feuilles β liées qui forment une structure de baril β et une eau pleine d'eau qui peut mesurer entre 0,6 et 3 nm de diamètre.

Dans les mitochondries, les Porines se composent de 19 feuilles β qui se sont pliées le baril β.

Dans de nombreuses bactéries, les Porines sont composés entre 16 et 18 feuilles β anti-parallèles qui forment un baril β, présentant des liaisons hydrogène entre les molécules voisines le long de la chaîne.

Fonction

Les porines des bactéries et des membranes des mitochondries et des chloroplastes sont fonctionnellement similaires, fonctionnant de manière similaire, en raison de sa similitude en termes de dimensions des pores, de la structure atomique et des propriétés de diffusion passive.

La largeur du canal porine est définie par l'alignement des polypeptides dans la paroi interne de la structure, permettant de restreindre la taille des molécules qui les traverseront.

La similitude de ces structures renforce la théorie endosimbiotique, selon laquelle les mitochondries des cellules eucaryotes proviennent d'un organisme procariotique qui était phagocié par un précurseur de la cellule eucaryote.

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Dans les eucaryotes

Dans les cellules eucaryotes, elles se trouvent dans les membranes externes des mitochondries et des plastes. Les porines trouvées dans le plastique ont été très peu étudiées.

Dans le cas des mitochondries, ils sont connus sous le nom de porines mitochondriaux ou de canaux anioniques dépendants de la tension (VDAC). Ce sont des canaux larges avec un diamètre approximatif de 3 nm qui constituent le plus grand constituant protéique des membranes externes. Ils représentent environ 30% de la protéine totale de cette membrane.

Générer une perméabilité aux molécules sans charge jusqu'à 5000 da. Les porines mitochondriaux permettent le passage vers l'espace intermembranaire des petites molécules, ions et métabolites.

Les molécules et les ions qui traversent l'espace intermembranal ne traversent pas la membrane mitochondriale interne, car elle a une plus grande imperméabilité. Par conséquent, l'espace entre les deux membranes est chargé de petites molécules et ions, étant similaires au cytoplasme.

Dans les procaryotes

Dans les bactéries négatives à Gram, une membrane externe leur permet de s'isoler de l'environnement comme mesure de protection. Cette membrane contient perméable aux nutriments requis par les bactéries.

Vous pouvez trouver environ 100.000 porines dans la membrane d'une cellule procaryote, représentant environ 70% des protéines totales de cette structure.

Dans les bactéries intestinales, la membrane externe représente une protection contre les agents nocifs externes tels que les antibiotiques, les sels biliaires et les protéases.

Les porines assurent la capture et l'élimination des petites molécules hydrophiles, permettant ainsi à la cellule d'obtenir des nutriments nécessaires au bon fonctionnement et peut être libéré à partir des déchets. Dans ET. coli, Les Porinas permettent le passage de disaccharides, de phosphates et d'autres petites molécules.

Assemblage des porines chez les eucaryotes et les procaryotes

Les porines mitochondriaux sont importés dans les mitochondries par un complexe protéique appelé Tom (translocase de membrane mitochondriale externe) et sont insérés par le complexe SAM (machinerie de classification et assemblage protéique).

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De nombreuses études ont décrit comme certaines protéines membranaires externes des bactéries sont importées dans les mitochondries des cellules eucaryotes par un mécanisme géré par les complexes Tom et SAM, indiquant que ce processus d'insertion a été conservé entre les deux systèmes.

Dans les bactéries, les porines sont insérés par un complexe qui a la machinerie d'assemblage de barils β appelée BAM. Ce complexe se compose de cinq protéines, dont quatre sont des lipoprotéines.

Bien que le processus d'insertion de porines et de leurs structures soit similaire entre les cellules eucaryotes et les procaryotes, une différence notable est que, chez les procaryotes, pour l'insertion de ces structures, la présence de lipoprotéines est nécessaire.

D'un autre côté, son assemblage dans les membranes externes mitochondriales dépend de la présence de deux protéines accessoires du complexe SAM: protéines SAM35 et SAM36.

Les références

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