Dr. llirces Leabu - Funcdcnsrea mefibr4nelor cs siste inleerqtii'..

FUNCTIONAREA MEMBRANEI CA SISTEM INTEGRAT

Complexitatea din organizarea moleculari a membranelor nu complice, ci eficientizeazlfunclionarea acestor structuri celulare. Ceea ce se complici este calea noastra de a elucidamecanismele prin care membranele igi indeplinesc menirea.

Toate componentele membranare coopereazd in asigurarea funcfei acesteia, iar aceasticolaborare asiguri o combinatorie larga, ce permite celulei cdi dintre cele mai diverse de a

comunica intre ele, sau cu mediul exh'acelular. Complexitatea moleculaLri a membranelor se

rlsfEnge intr-o complexitate fi.rnclionald care asiguri, pe de o parte, investigarea a tot ceea ce se

afli imprejurul celulei gi, pe de altd parte, declan;area rdspunsurilor celulare adecvate adaptiriisale la mediul inconjurdtor. In toaH aceasti acliune, caracteristicile organizdrii moleculare a

membranei (eterogenitate, asimetrie, comportanent de fluid bidimemsional) capitd o deosebitlimportanfd. Departe de a fi doar o structuri sunativi, eterogeni, conlindnd o multitudine detipuri de lipide/glicolipide qi proteine/glicoproterne. membrana celulard se constitule ca unsistem biologic ce inteEtreazd marea diversitate de biomoiecule exploatind-o in scopul rezolvdriiproblemelor pe care le impune existenla celulei qi supraveluhea ei in condiiiile impuse de mediu.Agadar, prin toatd disculia referitoare la l nclionarea membranei ca sislem integrat, crmogtinlelereferitoare la organizarea molecularl a acestei struchr.ri vor sta la baza inlelegerii fenornenelor.Cum menirea membranei este aceea de a separa, dar a gi uni celula cu mediul, acestea impliciasigurarea unui schimb de substan{i gr/sau infonnalie cu exteriorul riguros controlate.

Pentm o sistematizare a proceselor vom ilclude ceea ce line <ie schimbul de substanledintre celuli gi mediu intr-un subcapitol intitr.rlat "Transportul membranar", iar ceea ce line deschimbul de informalie sub titlul "Semnalizarea celulari", Trebuie subliniat faptul ci 'in

realitate nu se poate face, de fapt. o seprralie intre cele doul tipuri de fenornene, ele coexistdndgi cooper6nd in rea|zarea eficienti a funcfiilor nembranelor. Mai concr'et spus, ffansporhrlmembranar este depencient (controlat ;; moJulat) de fenomene de semnalizare celularl, i;irsemnalizarea celulari imp1ic,i. adesea fenon;ene de transpon menbranar.

Agadar, nimic din ceea ce se intdmpli la nivel'.rl membranei, nu poate fi scos din context,ca de altfel tot ce se intAmpli in ceiuli, in ansamblul si.u lV{embrana asigurd ceiuiei informaliilenecesare pentru supraviefuire qi acliune in frurcfie de ce se intAmpll in jurul siu. Astfel, simultancelula primegte informalii pe multiple cii, pe care pe prelucreazi gi rdspunde, linAnd cont detoate, prink-un comportament adecvat. Aceastl capacitate a celulei de a primi Si aoalizainformafii multiple culese prin diversc sulse poartl denu:nirea de diafonie (temrenul in engleziifolosit pentru a denumi aceste fenomene este ,.cross-talll'). Un exernplu de diafonie este cel cedetermiub motilitatea celulari. PentlJ a decide si migreze dintr-un loc in altul in lesururi,celulele utilizeazi informatiile primite prin receptori la lactori chemotaclici ca gi prin integnne a

cdror interaclirure cu substratul din rnarricea extracelular6 qi distnbulie membranari lemodnleazi gi aciapteazi pentru a ie,varizz:. cornplexeli' prccese ce insoiesc migcarea ceiuiei..A.naliza sermalelor cc vil de lir receptori si rntegrine conduce la decion$area unor leorganiziriale ciroschelelllui (vezi la capirolul ,,{litoschclel") cu efecte asupla nrcribicgiei celulare iilbrlelor necesare denlasirii.

T ransportul rneuntrranarin func1ie <ie caler pe care substanlele anorganice sau organice, ori unele materiaie

paricr,rlate o urmeazi pentru a pdtmnde in interiorul celulei, transporhJl n:embranar poate ficlesificat in doud categorii:

I. Transport prin membratd. aiunci cind substan{ele slribat mcmLrrana {Cin sxtefior spre

interior, sau invers) fie direct printre IiprCeJe bistratului, tir: prin structxri specializateor ganizate de proteineie ft ansmemblarrarei

*t--

Dr. Iirceo Leabu - Functionarea membrunelor cs sistem inteerst

2. Transport cu membrand (transport vezicular), atunci cdnd substanlele sunt introduse in,sau eliminate din celull prin intermediul unor vezicule delimitate de (endo)membranecare se desprind de, sau fuzioneazi cu membrana celulari.

Transporful prin membrand este specific ionilor gi moleculelor mici ($ < 10A; M < 800

Daltoni - Da). Transportul cu membranl realizeazd schimbul de molecule mari (O > 10A; M >800Da), marcomulecule, respectiv particule. Indiferent de direclia in care are loc schimbul,aceasti selectare rdmdne valabill intre cele doul tiplri de transpod. De rernarcat ce parametrilreferjtori la gabaritri con.rpuqilor hansportali sunt valori mediate gi ar fi absolut valabile pentntstructuri sferice. In realitate, procesul de fansport al moleculelor mrci prin membrani depinde gi

de geometria aceslofa. nrolecLrle alungite. crrc depi5esc 800Da. prrt,'rrd fi trrtspottaie prin tcestemecanisme (spre exemplu prin joncliunile comunicante; vezi acolo).

Transportul prin membrandMoleculele mici (in limrta de gabarit specificati niai sus) pot stribate membrana

strecwdndu-se pnntre lipidele membranare. Acest lucru este u{jor de inleles daci ne gAndrm ca

lipidele, agezate in bistrat gi cu mobilit[Ji de mare diversitate nu orgutizeazd o structure cu o

cotnpactitate rigidd ldsdnd in permanenll spalii de dimensiuni gi geometrii variabile. In aceste

spaJii moleculele mici se pot insimra (daci dimensiunile le permit gi in felul acesta pot trece mairepede sau mai incet dintr-o parte in cealalt[ a membranei. Acest tip de treccre se face fhri a

necesita consurn concomitent de energie gi este numit transport pasiv. Calea transportului pasiv

printre moleculele lipidelor membranare poate fi urmati de moleculele nepolare, deci hidrofobe(spre exemplu: Oz, N:, COu, NO, CO, benzen gi aseminetoare), dar gi de moleculele polare mici(cu masa moleculari sub 100Da; de exemplu: H2O, etanolul, ureea, glicerina). Acest fansport,care se desiEgoari prin trecerea subs'r:anlelor pnntre lipidele rrembranare, este numit qi difuziesimpld, sar difuzie pasivri.

fenlni rnol!'culele trrp12y. nrari fcu greutarca rnollculara inrre I00 5i S00Da) cit qi pcniru

ionl transportul prin membrand se face lunrai prLr proteine membranare orgalizale in structrnspecifice. Aceste structuri poade denumirea de transportori (Bentru molecule polare tnan:glncozi, aminoacizi, nucleotide) sar canale ionice (+Jregte perrtru ioni: H', Na', HCO: , K*,Ca2*, Cl', Mg2n). Transportorii pi canalele ionice cfectueazi tct un transport pasiv (f;iri consdmconcomitent de energic). Transportr.rl pasiv prin :ruirsDclrtoli s:ru prin canale jonice se nui-,te;te 5j

dif;tzie facilitatd Difi-izra lacilitatir ?,tare ft tr,tnspor! singuk:r nurnit qi lranspoll uttipo:!. car,i

esra ifJnji'L)rleiJ o singuri rniir?^lr chimicd (j,.x sau n'roieeiili). seu i('ate fi trn:i.,ccn eullut.numit gi cr-lrfrrrspoil. cind srmt tr'i{1.\portatc ;imrtlian (ailici jntr'-rrn singur ciclu) ,-loua srtu maL

multe entitAli chimice (ioni, mclecule sau icni qi molecr.rle). CCnd roate ccmponentele sunt

transportate in aceiagi direclie hansporful cuplat este namit ranqnrt simport. Dacd cel pu{inuna dintre c<-rmponenteie transportate este purtati in direclie opusi ceioilaite, co-transporlr:l cste

nlttrtit / ru n s p o rt a n tip o r t.

Ca exemp|,i de transportor urriport, anrintirn transportordl tie gir:rlz:i tiiir ttt,.:r;ibratta

eritr,:citer i (CI-UTi) f 1]. Este o protcirb rmiltipas u.J rlasa mr.;lgculali -.-i5iri;a. ,ri'.lrr,i :l t;ec::r,

in cr,helix plin pianul niembranej. la niveiul cirora aldf.ri cle aminoacizi hiclrcilbr g:rsun , i :c;.Thr. Asn ;;i Gln impiicate in interac{iunea cu molecula de glncozi in timpui proc3sirli'r de

transport. GLUTl face parte dintr-o familic de transportori de gJucozi cu 14 membri (Cil-UT 1-

l4) toii cu ciite i2 treceri in cr.-helix prin planui mernbranei gi cu capetele |i- 9i C+emrinale ittendodomeniu. Ttansponorii GLUT sunt intAlniti gi in membranele altor trpun de celule anirnale,

nu numai in eritrocite sau in iinia hematopoietici eritroidn [2-5].C:i exernplu de transpoitor simport, mentl amintit co-transportorul de soditt/glucozi

(SGL'I l ) din nenbrana apicalii a enteiocitelor (celuJeie absorbante dir intestin) 16, 'll. De

renlalcat fapn:l ci acest transpcrtor' lbloseqte disiparea gradientului de Na*, pentru a franspona

glLicoza din lumerul intestinal in citosolui enterociLei{)r irlpotriva gradientuiui de concenlralie :giuciduiui, Un asemenea transpon mai este numit si trsttsporl activ seundat, deoarece se,".n.;e.tzh tt zrtic rre erreroia rnrrcrrrr,;ii rnierinr nenfnr meniin,-re:r oradienhrhri rle N:-r- i I ?rll,4 in

-a-

l)r. fultrcea Lest\t - | uncoonarea memDranetor ca stsrenr J!Jgt!!!!

celu[5, 145rn]\4 in exterior). Asta inscamnf, ci glucoza este eficient absorbiti din lumenulintestinal cdtre spaliul de sub epiteliu de unde este preluatd in circulatia sanguinh. SGLTl este

proteinb transmembralari multipas cu 14 treceri in ct-helir prin planul membranei, dintre care

trecerile 10-14 au fost dovedite ca stmcturdnd calea de trecere a glucozei. Lanful polipeptidic alSGLTl are 664 de aminoacizi gi o mas[ moleculari de -73kDa. Un ciclu al mecanismului de

transport co-transporte 2 ioni de sodiu gi o moleculd de glucozd. in membranele latero-bazaleale enterocitelor se gase$te un transportor uniport de glucozl (GLUT2) prin care glucoza

introdusi in celuli de SGLTl este transportate in spaliul subepitelial.Ca exenrplu de trrnsport antipori, readucem in atenlie canaiul de schimb anionic I{CO:-

/Cl- din mernbrana eritrocitar6 [8, 9], cunoscut sub denumirea simbolicl banda 3 (vezi detaliistructurale la subcapitolul ,,Proteine metnbranare", secjiunea ,,Exemple cle proteinemembranare"). Schimbul anionic (1:1) poate fi reversat in fi.urcfie de concentraliilebicarbonatului in celuld, respectiv mediul extracelular. Proteine similare se intdlnesc gi in alte

tipuri de celule, iar familia acestora poartd denumirea de schrmbdtori anionici (prescurtat AE, de

la tennenul englezesc anion ex(hdngr-). in celulele noneritroide au fost identificate AE2 gi AE3

110,111.Un alt antiport prezent in membrana celor mai multe celule excitabile sau secretoare [12],

este schimbdtorutr de Ca'-,t}{a', care efectueaze tot un transport activ secundar, elimindnd union Cazt prin introducerea a 3 ioni Na.. (De fapt srint ralortale valori diferite de ioni Na*schimbali cu un ion Ca", astfel inc6t mai circumspect ar fi si spunem cd stoichiometrirantiporhrlui este mai mult de 2 Na", pentm l Ca'- [13]). Familia de proteine transmembranare cu

aceastl func1ie este notati. prescurtat cu NCX (de la Natriunt-Calcium eXchanger), fitndidentificate la mamifere trei membri: NCX1, NCX2 qi NCX3- NCX1 se afle in aproape toate

fesuturile, dar este exprin.raii mai abundent in inimi, creier gi rinichi [14]. NCX1 are 938

aminoacizi (1 10kDa, masi deductibili din secvenla de aminoacizi) 9i are 9 domeniibansmenbianaie in s.-helix [15]. CapiLrl amino terminal al lr,nlului polipeptidic se afli lrsuprafaJa memi,rauei, aqaCar NCXl estc protei;ri transmernbranari tip i, iar intre se.qmerteie

transrneinbranaie 5 gi 5 se struciui:eazd o bucld ciiosolici (adi"i pe fala internd a membranei) de

.550 de aminoacizi (mzii mult de junritate din iungirnea lanplui polipeptidic) esenliali penhr.reglarea activitl]ii canaluhd. Activitatea schimbitorului Na*/Ca" este dependenri de

concentraliile extracelulard, respectiv citosolici ale cationilor schirnbali, dar qi de concettlatiaHo, a ATP qi a fcsfoinozitidelcr dis-fosforilate [1-l]. In funclie de potenfiahrl de membrani qi de

concentraliiie de o parte sau de cealalti a membranei ale cationiior transportali, schimbul poate fireversat. fJe remarcat este faptli cd, in celula musculari c:rdiac6, unrie contribulia de calciucitosolic necesar contracfiei se datoreazi -7 09to ellberFni din reticulul sarcoplasmic, iar -30okinvaliei de calciu extraselular, eliminarea procentelor Ce Ca2+ venite din afara celulei necesara

procesului de relaxare se face ?n principal prin NCX qi nu prin pompa de calciu sarcolemald(adich pompa de caiciu din rnembrala celuiei musculare). In cazul reiutroducerii Ca2+ in

reticulul sarccolasnic, conhibulia rcvinc in e-tciusivitate pomper de calciu din membrauareticulului [16]. De re;triii NCX traniporti de 10, 15 ori nrai rnrilt Qa)'t in afala celuier decitpcmpa menibranali de calciu [14J.

Transportul pasiv oricunr s-ar desfEgura, se pettece in seusui de dirninuare a g5radienlului

de concentralie ai coniponentei transportate. De aceea se mai numegte Si transport disipatiu, satt

transport en#opi€. sar trfittsport la vale (de la concentralie nare la concentra{ie mic6). Acest tiptle transport se poate desfigura pdnd cdnd concentralia componentei transporiate se egalizeazd de

cele doui pe4i ale membranei prin care se des{6qoar6.

Asupra canaleir-,r ionice membranirre se pot face comentarii suplimentare. Ele nu sunipermanent riescbise, iar celula poate controla i.rnclionarea lor. In firnc{ie de mecanismul princale este controla.l regirtrul tle <leschidere a lor, cartalele innice se pot irnpirfi in hei categorii:

I. Cansle ionicc eonh'olale {cpeiaic) electric (pnn voltaj). adicd pnn nioditicareapotentialului cie menrbrand. Aceslea sunt inohise atunci crind potenlialul menlbranri

^3-

Dr. t llrced LeaDu - | urlcuongreg nlernDr{tnerc! c4 515rcm trt,eErqt

este cel nornal (adicd 50 * 70mV cu minus pe versantul citosolic). Canalelecontrolate electric se deschid atunci cAnd poten{ialul de repaus al membranei se

modifici.2. Canale ionice controlate (operate) chimic (prin liganzi), adici se deschid atunci cand

leagd un compus chimic (iigandul) care schimbd conformalia proteinei. Ligandul se

poate lega in ectodomeniul proteinei care sutructureazd canalul (sau a unei subunitilidaca este multimer) fiind ligand exhacelular, sau la alte tipuri de canale laendodomeniu (ligand intracelular, sau citosolic).

3. Cnrale ionice controlate mecanic. adicl a cfu'o: star.e deschisd-iitrchis.l estc

dependenti de exercitarea unor tensiuni mecanice asupra membranet.

Trebuie menfionat c[ activarea canalelor respecta un mecanisn cic]ic. Acesta astgure

inactivarea lor chiar in condiliile care au detenninat deschiderea, deoarece pot prezenta h'ei stdrt:

- starea inchisi, de repaus, in absenfa stimulului (n.rodificarea potentialuiui, sau legatealiganCului. sau tensiu nea mecanici):

- starea deschisii. care permite trecerea ionilor. dupd aparilia stirnulului;- starea inactivi, inchisd la prezenla prelungitd a stimulului (conformaJie inchisi sub

potenlial de membran[ modificat, alta decat cea inchisi de repaus; ocupat de liganddar inchis; inchis in prezenja tensiunii mecanice care a detenninal deschiderea).

Aceast6 hecere intr-o stare refractari a canalelor ionice asiguri mentinerea homeostaziei

ionice intracelulare in condiliile de persistenll a semralelor, refacerea potenlialului membranar,desprinderea ligandului qi, eventual, metabolizarea sa, adici revenirea celulei la starea bazald.

adicd starea de neexcitalie.Dintre cele irei tipuri de canale ionice cele conilolate mecanic au fost ultimile descopente

gi sunt gi cele mat dificil de investigat, incepdnd chiar cu stabilirea fapl'-rlui ci sunt controlatemecanic, Dificul6tile se datoreaza unnltoarelo aspecte [17]:

(i) celulele mecanosenzitive nu stlnt num€roase in organism gi sunt imprdgtiate prirrtre muitealte tipuri ceiulare, spre deosebire de celuleie czrre conliu canale de celelalte tipun,

(ii) numlrul de canale contrcrlate mecanjc ?n nleml'r'anele celulelcr necano-senziii','e estc dc

citeva ordine de niirime mai scdz[t decdt a1 cclirr cofn:rndati: c]cctric sau i:hirrtic (rJe

exemplu, eritrc,cite ie i .2x 1 06 mclc':ule Ce benia 3, nrelrbranir celulelor cu bastor'a;ecou{i;s aprc)xinraii',' .}xi07 rnolecuir: de roilopsini^ cchielc olfictive il;ur cic 1.7:;i0rreceptori olfacri','i. in timp ce cclulelc piroase din 'rrgalul iui Ccn; au 50 la 100 cartale

confolate mecanic):(iii) dove<lkea proprietelilor mecano-senzitive ale eventualilor candidali esle dificild cu

tehnicile clasice.

in cirrda acesior dilictritifi interesul penlrr: shrdiul canalelor co *,roiatc mecanic este

deosebit de ac1x31. etata tinip cdt doiirr, si cunoagterr. n.iecanismeie ceiirlare gi noleculare aie

rer:eptirii, conlroifuii qi rcglirii presiunii sang.iine, ale senzafiiior i;aclile, ale percepliei suneteLor

gravitalrei gi acceleratiei. Din ceea ce se cl.inoa;te p6ni in prezt:rrt canaiele conftolate meoatllc

sunt impf,r.tite in patru tipuri [17]: degenerine/canale epiteliale de sodiu (abreviere DEG/ENaC,

de \a DEGenerin/Epiialtal !{att'unt Channe[), canale receptc.rr tr6:.\zient de potcrrlial (prescurtat

canale TRP, de la Transient Receptor Potential). canale de potasiu cu doi pori (notate K2p) 9i

canai0 mecanosenzitive de conductanli mici (abreviat N,lscS, de ia Mechunosensitive thannel qf'

Smali cottductapce). O tiasilurd comund a aoestor canale conrrolate mccanic ests aceca cit

genereaz| semlale eiectrice foane rerpide. cu o latcnl.i de sub 1ms.

Pentru inleiegcrea laptului ci evenimentele celulare ru se petrec inrlividual ci inh-opermanenti oooperare ;i ct-riilpletare gi ci celuiele se co portd adecvat sitrialttior in care sun!puse nucrai datorite acester conlucrf,ri a componentelor 1oi, inclusiv ale componenteior

-\ -

Dr. ll{irces Leabu - l'unctiondrcq menthlqnelor ca fElrAJ4gg,lg

mebranare, putem exemplifica prin ceea ce se petrece la nivelul joncliunilor neuro-musculare inmomentul stimul6rii celulei musculare pentru contrac!ie. Joncliunea neuro-musculari, numitl gi

sinapsI neuro-muscularl, reprezintd o apozi!ie dintre membrana butonului terminal al unur axongi un microdomeniu al membranei celulei musculare. Intre cele doul membrane aflate in apoziliela nivelul shapsei, in spaliu numit fanti sinaptici, se creeazi un microcllmat favorabiltransmiterii de semnale intre celula nervoasi gi celula musculari. Ce se intAmpld la acest nivelcAnd un semnal nervos ajunge la butonul terminal al axonului? Propagarea semnalului nervos de-a lungul axonului se materializeaz[ prin depolarizarea membranei axonale secvenfial de-a lungulacestuia. Cdr.rd semnalul, deci depolarizarea meirbranci axonale ajunge Ia buionul terminai, arc'

1oc deschiderea unor canale de Ca'- operate electric. Deschiderea acestor canale permite ionilorde calciu din spaliul extracehrlar (concentralie nrrre. de ordinul 10-'M) si intre in citosolul de 1a

nivelul butonului axonal (concentratie mici, de ordinul i0-'M). Creq;terea concentratiei de Ca'-in butonul axonal induce secrelia de acetilcolini depozitatd in vezicule de secrelie la nivelulbutonului axonal in fanta sinapticl. Acetilcolina secretate in fanta sinaptic[ se leagh de canalelede sodiu controlate chimic prezente in membrana sinaptici a celulei musculare oe care ledeschide. Ionii Na' parrund in eeluia mLrsculara depolarizind membrana acesteia la niveluljoncliunii neuro-musculare. Depoizrrizarea mernbranei la nivelul sinapsei duce la deschidereaunor alte canale de Na- comandate electric, extinzind depolarizarea m-embranei celuleirnusculare. AceastE depolarizare extinsi duce 1a deschiderea unor canale de Ca'- operate electricdin membrana celulei musculare. ca si a unor canale de caiciu din membrana reticululuisarcop)asmic. Pdtrunderea Ca2' latdt din erteriorul celulei. cdt 5i din reticulul sarcupJasrnicl incitosolul celulei musculare determind contractia celulei. Relaxarea celulei musculare presupuneeliminarea ionilor de Ca2' din citosol. prin ac!iunea unor pompe de Ca2-. Dupb transmitereasemnalului, la nivelu.l fantei sinaptice acetilcolina este fie rnatabolizath la colini gi acid aceric,fie reintrodusi in vezicule de sectrelie, in butonul axonai prirr endocitozl. SciCerea concentratieide acetilcolini in fanta sinaptici., alituri oe rela;rarea celulei rrusculare prin scldereaconcenttaliei citosolir:e de Ca'- asigurl reluarea ciclului.

PdnE aici am detaiiat aspecte legate Ce ranspcnul in sensul dimrriilni coucentralieicomponentei/componentelor transportate, adici trairsporr,.rl pasir,. sau entropic. Celuiele au insinevoie de fansport de molecule mic; gi/sau ioni qi irnpotriva gradientelor de concentralieexistenle ia un momert dat, sau permanent la rivelul membranelcr. Pentru rezolvarea acestornevoi, in membrane suni organizate structuri proteice capabiie se transpofie molecule micj gi ioniirnpotriva gxadientului de concentra{ie al acestora, prin consum de energie proveniti dinscindarea uncr rrolecule macroergice (de reguln ATP). Accste structrlri proteice membranerepoartd denumirea de pompe. Transportul efecruat de ele se nrunegte tvqnsport qctiv, sautranspo4 anti-entropic, sau transport Iu deul.

, Ca exemplu de ffansport activ vom aborda pornpa de Na*/K*, numiti gi Na+/K*-ATP-azi'. Pompa este o strucfu'e complerl Ii 8] organizatn ca un tetramer fbmrat din doui subulitigimari cr (care tornteazi. rinitatea cataiitici gi iransportirare), ;;l doui subLLnitSli mici B(glicoproteice, reglaloare, neimrlicaie direct in pomparea jorrilor, riar necesare penrni?irtpachetarea conf'ornrafionai5, corecla a subunitliilor rr in reticriinl entlopiesmic. in momentulbiosintezei). in unele organe ia aceasri crganizare se aliruri. o a treia snbunitare y (un polipeptiCfoarte rnic, capabil sri rlodeleze afinitatea pentru ionii iralsportati, gi pentru ATP). Toate cele rleltipriri de subunitili sunt proteine transmembranare.

Subunitalile o sunt neglicozilate, au o masd rnoleculard de .'11OkDa (i014 .- 1028 de

aminoacizi), l0 treceri in cr-helix prin bistratul lipidic membranar (notate Mi - N{10) $i ambeiecapete amino- gi carboxi-terminale ale lanfului polipeptidic in i:ndodomeniu Ii8]. E:tista pafru

izoforne Ce sub,unitali a : c1, care are ur lanf polipeptidic tbrrnat ilin 1024 aminoaclzi, c2, cu

'PompadesoCiua fost C€scopei id in l 9S 0 dc c h imjstul dansz J ers l--hristian ljkor:. care pesie 4T tle rn i (in 199?)afost distins cu Picrniui Nobel in chimie cu Llnniucarcil motivalic a iuriulrr: "for the tlrst Ciscoverv ,;f u ion-i".-"-^+,-^ 4-,.^n- \1.- L- aTD..4ii

- ?-'

Df, ilxrcea LeaDu 1pltclonClreq MelnDrytnercr cq Itste rnre{ral

l02l aminoacizi, o.3, cu doar 101,1 aminoacizi gi cr4, cu cel mai lung lan! polipeptidic, confinand

1028 de aminoacizi [18, 19]. Domeniul extracelular este minor 5i format din doul bucle mrct

intre domeniile transmembranare M1,M2 (cam 12 aminoacizi, responsabild de interacliunea cu

ouabaina, care inhibd activitatea pompei) gi M7,M8 (in jur de 39 de aminoacizi). Domeniul

citosolc este abundent format din po4iunea N-terminall (primii 90-97 de aminoacizi ai lanfului

polipeptidic), o bucll mic6 intre domeniile transmembranare M2 9i M3 (formatd din -143 de

uminoacizi), o bucld mare intre M4 gi M5 (conlindnd in jur de 439 de aminoacizi 9i rurde se afliacidul aspaitic ce se fosforileazl in ciclul de activitate a pompei, ca 9i sirul de legare a ATP), alte

doul bucie sermificafiy mai mici intre N'{6, M7 (2ti de arninoacizi) 9i N'{8, }v{9 (27 de aninoacizi)

gi capdtul c-tem.rinal mic (format din ultimii 21 de aminoacizi at lanfului polipeptidic) [20].

Subrutitaiea p este glicoproteinl translnernbranari i,utipas, tip Il cr'r uir etldodot.t.ietllti ;llte

format clintr-o pro(iune scurti i capatului N{erminal 9i un ectodomeniu mare format din mai

mr.rlt de jumataie din lanful polipeptidic cu cap5tul c-terminal. Exista tre j izoforme de subunititit

B: B1 care are 304 de aminoacizi gi trei situri de posibili N-glicozilare, b2 cu 290 de aminoacizr

in .t"..*.e 9i 4 la 9 situri de glicozila'e, depinzind de secie (4 la pasbre. 7 ia Sobolan, 8 la om, 9

la goarece) 9i B3 avand 279 de aminoacizi [18]- Nu se cunoa$te daci toate aceste posibile srturt

de'glicoziiare sunt utilizate ca ataie, dar toate izoformele sunt, cu certitudine, mai putemic sau

maislab glicozilate. Degi inhibarea glicozilirii cu tunicamicini nu biocheaze activitatea pompei

gi nici sensibilitatea acesteia la ouabaini este dovediti, pentru subuniti{ile B neglicozilate,

afectarea echilibrului de asambiare op. Aceste rezultate experimentale sugereazi rolul

subunitalii B in corecta impachetare a subunitAlii a in timpul biosintezei, la nivelul reticulului

endoplasmic Ai fromarea eficientd a complexelor proteice ale pompei [18]. O alta caracteristicd

stnlchrrald importanti a subunitllii p este aceea de a forma trei punli disulfidice in ectodomeniu'

La soboian aceste punli, ce asi.guri impachetarea cotecti a subunitatii pl' se formerzd intre

Cynltr_C1rs'ot. Cysl53-C1.sl7o si C1s2'2-Cys2". Chiu. dac5 pozitiile reiative aie cisteineloi

implicate in fornarea punlilor nu sunt cc servate la izotbrmele B2 sau B3, puulile.sunJ prezenle'

."au ""

,rg".aorl inrponanla lor penirD formarea unei struciirri cclectc. tunclionale Desfacerea

celor trei punli disulfidice cu agenli reducdtori duce la pierderea firrrcliei pompei, iar o singurii

nutalie punctifo rmd care elimini numai una dintre cisteinele in disculie irlpiedicd asamblarea

corect[ a ]reteromeriior t.l, l2ll.subunitalea y e:ric r..r proteind rratrsarcmbranari unrpas tip I ;i au fost jdentificate 7

izofor.me. cu mase rlt-.leaulare intre ti Si 14kDa ti3. 22j. Toiitc acesle rzctfonne lu fcsl r.lovedile a

se asoi:i: cu p(rllcele rjc Na",,Ii- [2,2] mctlnLind .:Ctivilaiea acesfL'fa, -oe exprimi ill special irnivehil rinichiuiui avintl lol ,st in a<laptarea, Iespecliv supraviefuuea celuielor in ct>ndilii

hipertoni: [251.' Releritor la asamblarea complexelcr proteice a1e Na'.K'-AT Pazei se cunoalle cl

sgbunitdgile B a1 domeniul transmembranar in apropierea celor lvi 7 qi lvi i [t ale subunitilrt el ;t ci

interaclione;rzl cu buclrr dlntre M7 qi M3 a eclodomeniulul subupiraiii cilalitice ll2l' f rilprivegte aSamhlarea lll complex a snbunitalii y- doureniul iransnlerilbriuar el a.ctsierit sfjocalizeazl intr-u1 ralt dirtre M2, PI6 gi Nt9 al subunitiiii cr. cu suburiitalea fJ r:i r,ivrlt'

ectcdomeniului ;i cu etciodomeniul subunitiriii o la nivelul buclelor dintre Vit'ril'i7 5i !'''!x, &:')

[22-24j. Toate acesie irteracliuni ce sunt nuxntaic pnn asocierile diferite dintre ceit + izi;fo'rn:

<ie subuniteti a, trei izoforme de subuniti;.ti p si gapte izoforme de subuniti{i,v asiguri rncdulSri

<le mare finete ale i'uncliei pompei ia diverse tip',ri celulirc ll8' 22)'

Cc se cunoagte asupra mecanismului de acgiune al Na-,K*-ATPazei? Ciclul de pompare

arc 7 etape gi dLrce Ja e:-pulzarea a 3 ioni de Na* 9i introducerea a 2 ioni de K* in celuld. pe baza

unor modif,rciri de eonlbrmalie intre douh fc-ul:e: El cu acidul aspar.ic .lin situl catalitic

nefbsfbr-iiat 5i E2 cu acidul aspa-rtic fosforilat f26J. Etape cicluiui de ponlpare sunt;

1. Legarea a rrei ioni Na*pe versanfrri cirosoiic (endodomeniui.l suburtitaqir c a porlpei;

2. Lesarea hTP pe endodomeniul subunitelii o-;

-6-

3.

Dr. tuIices Lcqbu - tulLciondrea nenbranetor ca s$tem ttIeg4!!

Fosforilarea unui radical aspaftat prin scindarea ATP la ADP (consumul energetic necesaractivitilii pompei) gi schimbarea conformajiei proteinei care duce [a expunerea celor treiioni Na* pe ectodomeniul subunittlii o.;

Disocierea gi expulzarea in exterior a ionilor Na- qi legarea pe ectodomeniul subunitatii cr a'tf.+(lot Ionl (le K :

Hidrolizarea aspartilfosfatului gi schimbarea conformaliei subunitdgii cr;

Internalizarea qi expunerea ionilor K- pe endodomeniul subunitelii cr.;

Disocierea ionilor K'gi eliberalea lor in citosol cu inchiderea unui ciclu de pompare.

4.

5.

6.

7.

Pompa de Na*,4(* este electrogenici, adica prin eliminarea a 3 ioni de Nan qi introducereaa numai 2 ioni K"'. contribuie la realizrrer ;i'satt nrentinerea potentialului mernbranar. SeintAlnegte in membranele tuturor celulelor animale. Lnportanla prezenlei $i activitetii saie poatefi probati gi de fapnrl ci adesea ea consunri jruritate dirl cantitatea celulari de ATP. Inhibareaactivitalii ei prin ouabainl, duce la incapacitatea celulari de a-9i menline echilibrul Na-/K-, cuafectarea potenfialului membranar gi complicalii asupra fiziologiei celulare ce rezultd din asra.

Pontpa discutath mai sus face parte din lipul F de ATPaze, alAfrri de pompa protonici(H*-ATPaze), pompa Ht,{K* (H*,Kn-ATPaze) qi de pompa de calciu (Ca2* - ATp Ma). p-ATpazeleau aceea$i structue oatalitici qi mecanisme asemdnitoare celui descris pentru pompa de Na-/K-.

La nivelul endomembranelor a fost eviden{iat 9i tipul V de ATPaze (ATPaze de tipvacuolar) care pompeazi protoni in endosc;li sau lizosomi. Organizarea acestora este mult maielaboratl, avdnci nevoie de cei pufin 11 subunitlii ca si igi indeplineascl funciia, ceea ce duce laformarea unor complexe proteice de -1000kDa [27].

In sf6rgit, mentionirn ci la nivelul celulelor eucariote mai existe fipul F de ATPale, caresintetizeazl ATP folosind energia rezultatti din disiparea unui gradient protonic existent lanivelul ntembranei in care sunt organizate gr tipul E de ATPuze cale sunt enzime ale supraf'e1eicelulare cu rol in hi<iroiiza diver;ilcr nucleozidtrifosfali (inclusiv ATP) extr:acelulari, cu rol indiferite fenomcne de semlalizare gi nu in transporiul acti'/. V-ATPazele pi F-.ATPazele a'.r

similitudini de olganizare (colnple.re proieice cu nurndr mare de subunirdti) gi ;.eprezinti, pe bazrmecanismului de funclionare, ceea ce rumim motoare moleculare 127 ,28).

Pentni cDn.)pletarea imaginii q6r-rperirilor dinire diversitatea de componente funclionaleale mernbranei celuiare levenrn.r ll prezeltarea unor fenonene care se cr)mpleteazl reciprgc ininteresul bunei furrctioniri a cehrlei, exemplificAnd colaborarea dintre divergi transportori lanivelui celulelor absoibante intestinale, enterocitele. Enterocitele sunt celulele responsabiie depreluarea din hrana digeratl a compugilor biochimici 'rtiu rezultati, intre allii glucoza.Enterociteie sunt celule polaizate, adici celule ale ci.ror membrane au organizare moleculare(cel pulin ca tipuri de proteine) diferitn la nivelul lumenului intestinal (pol apical, unde suprafalamembranei este mult sporitd prin structnrarea unor digitatii numite microviii) fali de zoneledinspre lesuturi (pol latero-bazal). La nivelui menbranei apicale se afle [ar]sportorul simportSGLTI, care introduce glueoza in citosc;iul enterocituhii. alirurj de 2 ioiii Na- orin mecanismuid!' tlanspoft activ secundar. prezentat mai sus. Acest proces tie ranspon are o parte br-uri(prcluarea glucDzel qi Na- diu a,lirrrente), dar ;i una periculoas;i (introducerea de lria' in exces incttosolul enterocitelor cu aiecrarca poreulialului menrbrarrar). Giucoza esre lnai dcpartc expulzertiin spatiili subepitelial de transportorul uniport GLLrT..l aflat in r:rembran a latero-baza1d.. pr.rtfiu ai'i preluati de circulaiia sanguinl Di transportati acoio unde organismul are novoie de ea. Deexcesui de Na' se ocupii poinpa cie Na-/K' aflat.i r.ot i;r niembrana laiero-bazald a enterocitului.care elinrirrind 3 ioni de Na' din 5i inrroducdnd I ioni K in enrerocir ;rsigurd nienriuerealtoneostaziei ionice inrracelulaie a acestuia gi potenfialul merntrranar in litnite normalc, Prirraceste cooper:ri ale iransportorilor din membrarrcle apicali, respecrit, latero-bazalh aleenterociluiui se asjgr-lrA prelularezi glucozei din intestitr chiar ln.tpotriva gradienf*lui deconcentt'atie, ceea ce conducc ia cregterca concentratiei <ie glucozd in cilosolul eitterocitului.crg$[el'e care aslsurA functionarca tj-anspL.rtorr-liui pas;v Gt.i]1'2, deoarece ccnceniratia _9lucoz,:iin intersiiliul peretelui intesunai este rnai mici ciecAt in enterocit, dar ;rsiqiud. gi mendnerea

Dr" Mircea Leabu - I-unctiousres fieinbranSb! cs sistefi inlegrat

homeostaziei Na* in enterocit deoalece ceea ce introduce simportul SGLTI este compensat de

expLrlzarea efectuari de pompa Na'K*.incheiem disculiile referitoare la transporhrl prin membrani, amintind de o clasi de

transportori cu deosebiti semnificafie fiziologicd gi, mai larg, medicali, fransportorii ABC (cu

ABC de la ATP-Binding Casette). Semnificalia fiziologici gi medicald a lor rezidE din faptul ciace$ti transportori induc rezistenli multipla la medicamente (,,multidrug-resistance") filndcapabili sd elimine medicamentele din celuli. Se gesesc atat la procariote cdt gi la eucariotepermildnd primelor adaptare qi rezistenll la antibiotice, iar celu]elor canceroase rezistenla Ia

tratarnente [29, 3C]. Transportorii ABC sunt de o mare diversrtate 5i au capacitatea de a

transporta a more diversitate de substan{e plecdnd de la ioni, glucide, aminoacizi, vitamine,

lipide, antibiotice qi medicamente (inclusiv xenobiotice) qi ajringii;ti pini la oligozaharicle,

oligopeptide, sau chiar proteine de masi moleculari mare [29-33]. In ciuda acestei maridiversitali de tipuri se pistreazh cAteva reguli in organizarea acestor structuri ploteicetransmembranare. In funclie de modul in care sunt respectate aceste regirli transporroii AtsC se

pot irnpSrli in: (l sisteme importatoare mici, la care fiecare element de organizare stnlcturalieste asigurat de un alt polipeptid; (lr) sisteme importatoare mari. la care organizarea implici douisubunitiri proteice identice (homodimeri), sau diferite (heterodimen); ftii) sisteme exportatoare

organizate ca dimeri (numite gi hemi-transporteri, half-transporter in englezd), sau monomeri(numite qi transportori intregi, full-lenght iransporter) [29, 30]. La om sunt identificate aproape

50 de tipuri de transporiori ABC [33].In incercarea de a inlelege cum funclioneazd iransportorii ABC sn revenim la modul cum

sunt ei structura{i. Toate cele trei tipuri de sisteme de transportori ABC confin domeniitransmentbranare (notate abreviat cu TMD, de \a TransMembrane Domains) care realizeazd.

canalul piin care trece substanla transportatd gi domenii de legare a nucleotidelor (abreviat

NBD, de Ia Nucleo-tide-Einding Domains), pe fala citosolici a membranei, cu ro1 in leqarea 5i

hjdrolizarea cataiitici a ATP. Alihtn de aceste domenii sisiemele intportatoare mai congtn

donenii de legare n solu{ilor transportafi (abreviat SBD, de it Solute-Bindiry Dornains), oe fala

externa a mernbranei, cu rol in preluarea gi iransferarea substanlei transportate catre TNID []9].Complexele proterce funclionale conlin douh TMD miez, a cdror asociere sub forma unrri VrAsnrilat (adicl av;ind deschiderea cdtle citosol) deterrninl formirea can;rlului de lrauspoit a

solufului 9i douii NBD care ieagi doui molecule de A'fP 9i le pcziltoneazi antiparalel i2S. it)l.De regrili sistemele importatoare n.rici au fiecare tUntre ,lcrnienijle rnrjctiona[e iolilatr .i,tipolipeptide inrlepent'le;rte ce se as()cialh ca hourodinrcrj sari lreteiodomeri r:cr:lduc:ind ia fo:'rl;rie:lcorllpiexiih:i funcJiodai [29. 30i. Sistcr,rele impoiiaioiiie inari ;i sistcrnc]e exp-'i)1i:r tLii) rc stli-.i

fbrmaie fre din dor"ri subuniti:ti (ior:lind ccrmplcxc honro- si:'u hetcro-diuiere ia hcn:ri-

transportori), tie dintr-o singuri proteini (la transportorii iDlregi). La hemi-transportori cele douisubunitili skuctureazi pe baza aceluiaqi lan! polipeptidic atdt un TMD c6t 9i un NBD, iar latransportorii intregi se structureaza in prima jumdtate a lan,tului polipeptidic un TMD 9i un NBD.iar in cea de-a doua jumitaie a lanlrlui a doua pereche TMD, Nl-rD. TIV{D rniez respectd reguja

t'rrgauizirii cu 5 segmente transnrernbLanaie in cr-hclix, desi existi "ri

sisteme care au TMIIfonnai din numai -( seglnente transmembranare, sao altele care ru I D segnente transmembranarepentru fi.ecare TMD [29]. La tiansportorii cu mai mult de 6 scgrnenie transmernbranare pe TllL)existd dovezi experimentaie care sugereazi rolul acestora in reglarea gi modularea func{iei.

Curn funcfioneaza aceste cornpiexe ftansmerttrranare in transport? Mecarismui 'leacliune presupune motlifrcdri ciclice aic conformaliei 9i poziliei relative a ceior doui 'IfuID

datorate hidrolizei ATP legat la nivelul NBD [29, 30]. Etapele ciclului de transport pentnrsisternele importatoare sunt:

1. Legarea qi acostarea la niveiul complexniui transporlol a sohriulut, pnn SBD;2. L,egarea AllP la NBD gi adoptarea crLl.r-fomrafiei acestor ciomelii care si piascze in pozitre

antiparaleli. cele dou'l moie-cuie de n'.rcleotid;

3. N{odificarea poziliei TMD gi inversarea deschiderii V citre suplzrfata nrembranei, datoritiinter2ctiri;lar dc le nivelul NRI) ocupate d*.ATP'

-s*

!,t,-- )!:::er: I rakr - !:! j1ai1/|;1:riat m;zbr::n3!t:- a!, ril;la,r1 r.ifr:g,-t?i

4. A\ransarea soiuruiui in nrontnzirnea cieschiderii v a ceior cioua -i iviri:

5 Hioroiizarea H'i'P cn eiiberarea cie ne ilBD a aDP rezuirat si inversarea cieschrdenr v iriMD cu eiiDerarea soiLtn-tiut in cilosoi. ceea ce readuce conibrn:aria cornniexuiui ia cearnitraiS- canahiia sa rnlre rnrr-un ctctL! nolr.

Pentru ciciui cie acriune a sisremeior exDonaroare. nurnlnri cie elane este mai mrc:i. inlrarea sohtnriui in adincirura V a Tir4I):7. Lesarea AiP ia NiiD si inreractiunea oinre

n..nirlt irior dc nr r c ieotiriceie cior.rh Ntsii oenrr-u asezarea anrinaraieii a

'l lViotitiicarea ncizrrre! i rviil c,-r i;rr trs:rr.::: ri,-'schi,-i,:rri v si aiiDcr:tr,:ii soiunriur in snlrrLrrertr: e eir: ir r.'

4. iiicir':iiza .''r. i i' si tn','er-.area descnidtnr 1, - cL! tonllare:r conlonnaiier rniuaie : comrrexllrr.lrairi: i.arj: i, r. ,

.rn cere Ina1 brne r!e trei cecenilJe carri au r,:sr rcenrilrcari. Iralsrl.noni _,\ !it :rLrreDrezenr!'t sllrclul'1 rnenbranare oentnl ai caror inleres slrntrtlc r rbsr in nermanentir crssrera.Sunten cerrrte di a curcrsre suticterre cet:rirr reg:te cd FJir!'LroriS:-e:i acesIJr.i. c3,,3 s3 nenerrnili] si ii erninnrrnr elllienl in n':edir'rnr. irlnsDcnr.,ni . \ut ra:nin nrai denlne siiucnii-r aleInd:-nDiirnc: ceirri;rie ce mare sr lct:l rnrfris :.ei:i"li c:el ,:e nrrmin: rnerieinir ,r,,nriniiunro uo,a,i;i!ai! taitaiii;i rijir i,!al-iiilri;!jiji: i-..iL :-.1 !iLrri-. i. f; rJ.i iii.ir 1;;Ltaiii.: :iirji!i:L i ja,-iiji,ir.r;!jj r:l

7'r!! !! s lj o r! r! i !: !! rtt c rn it r!*! liTransncrrul cu memi:rani este dsnendsnt de canacriare uiroi rnic:odcrnenii

de a se invagina s'.ri-' i-on:ra unor','ezir-iiie. l;,.1rri i,:..lesrilnir,].ea iii::ionerea) ior sis',rbstanrei+: clnr:rre i;i ..,r_.' ii r;,-r,: i .,,ezicl:ifl in c--i,.!i:1. salr.l sslr .iscencei.:ta deentilnembraneior',:eztcrrieirtr de -.eciet;e de:: i,.r.-zi.rit eLl ,,1,.. nr i1r:i :.1 il faiili:tr:i -c:soari'-:i exrraceir:!ar a s'-:bstanteir;r cin in::iio:-. i nnsronrli cu 1-re:n'-.r"rnii ne1-1-1-liletlt.::i s:nir,b r.je rliJ:iitnt:i c!l i::eril !-ui. i..:: :: tr::r r:.i rl-Li.| :.:-in ini,t.ti1i.,:-1.! nii :i:.:i inanteri0r. dar f'oicsid n:ecanisnr ciierir,: c:r:-r ir.::iiri ;:ricicco:lr tn i r ir.ienri-..:,.n:rren:eii.ri'.'r-ari ce scii{ianze:izir sr:lcnr;-:ri si iui:crir:rrai :rnLiq.rire iiL"i,ie.,eii,:r.:irnirieiii'oiciiit/'giicn-pioiciilc j si illi doai traaiiiic ait aiaJiuia.

iI iurrcrle de 'iirecri:r in c:tre st: eie,:iLreazii- rr:insrorrL!! si: n:embranar se irnnaiie in ifeinnun:

i. Exdocite:i". aninci ciuc corn::r-.n enre je riailsnonaia s,Jni Drei,.lar,J d!n exrer:c.,r srintrr-.eit;sc in cei:t i::

2 Exocitrtzi- crin caie s9 eilrninn e ,.)fl.rrr)i.ie lir-- rirn inrerion-:i ceiuielor in atara ei:,. Tr tstiro:it. !.:!-i' .':tt :-iacl;ti.i: . ?ir,!j..j,,i ail:raji:tii ce .ln:1,tii:-err;::: ir,iic l:;;1:ri:.:ir"ltiatt,.. ::r ti.;.'!rt;i:"!-, 1.',..i'.:t.=f .Ji. .:ll,.l:f:! .rr:r. .,y,.r,jr.!rj .'a, ,,a, Oa j,,, a,]'./iitjzll.l ieja e-nil:iiriiui tj:. 1,.c!l j irnrili. ::cici rjin jiin:ei_.t.ri c:jtmitai rjc enir,:irl. sal i::cctui iatlrc-laz:i. rri::it tiir lrlrtt,-ti 1L'r a.- j--(Iui:i l :rrltnit:iill :. i;':insi:i.t:,r:iii-^ii illr crirLr-r-,lart* u.l Ltjaili-i I cejuiei ,:ttit:l;lti: si,.1ili-iij!'r:licar sl:.:t:t:':r,:it,l- -,,,ia.-, '.'a"a,,a-.rr.,1,-j irat-as-ec!rciiai in cxierir-:rtl celuiei nc i,.:i:ri:ril ."irsani ti enirsiiuiLri.

i:t i-:n.:ui i:. f 9!t_iJ,,.il4|.,u .i.' i,.::r,:,.ri if) .,r:,:., !i,t1...,:.t,. !it..t.J{ii r:i _it-ii-ti:t.1,-:i.:matertaieltlr ot-eiuare de ceiuia. .,i. t,.incr cinii s'-rnt en,ioritaie filaier]iiie nar:lcLiiaie tde exi-,mr!Lrn:tctcr-ii. irar'n:c:)t3 iiJir:r'3. t ir-irLrri i n:iii.jcii, L\{ri di:rrin:!r tnr.r,r'ir,,ro ,. rnn:.:L:nr e,rrrnr.irtrt'.f tl!ls!?n!9 soirri,'iii:u:ite ienilrn,i!.r!i li;:rie .j,:nilrirrr=it ie t'ittitcirt:i. iiiilri:nit inir: ceic ,irl!ir urri:id ' ."r,!r.,i,,:'r .,! ..,1,1.r r r,,::i!, ::\ !.F,;j .,-, ;::,,.,-, ,. ,, ,;.,,,.,,.,, :rr ..jrr..i 1. r j: .:.:_. ,,,,,,,_ , ua,,,rl:I"j: a,.leslaa !!: d9:l:is lal-a

n'temhr:lntielnttrxll.lcereil

cSritcl t:lii:!e jii,'cr-i:lsa incs iL ieioi s:l

:iirL e ai]ll()iiliit-.',.--$:'lni ce

-.i anurn j16

"s-

Llib f ir?1ttiontrea fie'nbran2!or cal ::islen I ttllrIl

Fasociroza a ibsl dsscnsi de mai bine de un secoi de iiia Iiich Mechnikov in i.l8l- iar

cienurnirea ei a aDarui nennu orima dara intr-un anicol al acesruia din i884. U scuna istone a

evoiuuei cunoslrnreior des:'re iasociroz5 este orezentari intr-un receni articoi de sinrezh ll4iFagociroza oresusune exrinderea de nseudopode (prelungiri citopias-matice deiirnirare de

domcnii iic ilictltLrraiii aic ciior ciilamicii cstc coiitioia',a dc icaiarjari ai. i-iioiillcllitilui actxlic.i

de-a iungli parriculei care urrneazi si fie endo-cirati. In acesi proces roiui iliamenielor de ectiniesre aceh, cie a antrenr. din inienor..ri ceiuiei^ membrana Llenlr,-i ib!-rnp.:'e3. nreinngi-riior. i a

ni'reiui nembranei s,rnr irnniicaii receniorii ihgoci-rorici care se arasazS de comoonente cie ne

sr.tat-tr:l{a nlnic,-riei c:re '.rrneazi a. ii en.:o=citate. col-nr.1olttrIe care se nll}iesc c+sonine. Lie

ilgr.tiii :lcssre c oiilt-r il1l elt te s'.:nl -..:rilcr-r:.i r-t1: :ecLt:tccc niolelni :lia :iuliralalet sll-ua''r-ii11

;r,;,,,\'ii.,;i Ai.ii.;.i \iI itj:iii ,l Uir,l;, ii;i,iri iii:,tiiiiii iij i,r,i;.-Jit'i i:""iji LiLilii;irii\'i ij\

+tsonizrrc. in mclr.ieniLii in caie D:lr'iic',ria ilgoeiLinr: esie cci':.inlei imDl-:lr:tial de nt-riLrnLliriic

c:i,-rir-.i i:re ir;g+cilt:tz:i-'net.i':.i-.1:t-t.::t inzion::rZ:i si n:trric,-li:t :.re in'":iLts:i itltt--t-' ',':ict:t;ir. itl

inierirr,.ii cironi:snei aelui,:i i:tsocil:lnre. V:rc,-rci:t _noartir cienumirel de '-'ndosottl- in gener':li- sr.r'

liyJosom in caztri r-.'ariji:r.r l:.i :ri iirgocirozei. Fa!:osL;m,ri i.tzi<-. neazi ujielioi c'"1 i!zr:lse'nrtti titl'

catitnatil{:t l:tgccitria :}ie ci Ji! lla.Fagociroza esre un ienornen snecillc ,lnor anumite iirrrri de ceiuie din o:"ganisn cum ;cunl

rnACrCitseie. dar Si pir:norio-nt:cieCreio:'. nUrnite Sj mlCIo!hse. Ds msniicn:ll cr jr rno;lner

orograr::arir- ccrnii a.roprcrici care se ibrmeazl declansnza iltocestri i':tgccitotic ia ceiuieie cin !ur'.

il.i ao- ".".rau

sd fie ttsallar:tl Hacroi'ase prciesio-ni-.te. ducind ia c ci:i.;iiirre a ies].lxtir.li i'Arir a se

ororiuce iniialrrallr iji. ib i.

PinCCirOz:r eSre n::ai dit'ersir dir.r pr:ncr.ri <ie .:edere ai necanisl.neici Criri Care se

reaiizezza. Se aceea se deiinesc mai nuire ripuri rie phocitoza- oe baza acesior rnecanisn1c.

o orimir ibnni esr.- .linc c!to7.s consliitrti:'1i. l:\ceas{3 nrrsuDUne nrtinar:t in ' eziclrie d.-

enilrilczl a un,.rr voiune de iichir-i exirlceiril:ti- cu iol ce coniit3 acesta sr:lubiiiz:tt- crlnil Lln

t-1fr.)ces ae se de.;i'isoari ie ia srn:. ccnrinuu. a-eer]]en{]a! un-,-ri llct ieile:<. cili:l al ii r-eslrll?rj-1

orgaltisntLri'-rr. -Uvidenr. !rnnl-r.lll ltserrini3 Lrir'ces. i.-'urtiltaiie ce :;Riisrailrs endocllale s!lll,-1rcroqionaie cI conc s rili:r{iije ir.r :rcij iccsrea se aii:l ir nleriiuj e-iaialigj jai. Rei-eri:lr ilinrensirarea cu care se desidsoa-rlL llinocitoza consiir.lri\ra. o'.iren''. s6 eindim cA aceasta l,'care ri

mcd';iarit de ceiuil in conibr,tillie cr nevoiie ei cclc:ete- ialri a --xista in rno]]leni1:i {ie ialido-.,ezi e:.,;-.eiirnenrrie in ii.eflsia dirrctie si i',irii:;:i se schilttbe caracrsrui ei cs:tstilltli'-- ieclacestl mcd iare a i;e.,:r'enltt s-ar iniAn':ri:r.

ii r r_iorrr i'or-r:.ri e:te 2!fi:;t!*rn ::tsiittli dt ret:::i::i-ori. l1Llfiiilal ;rl::i ur'J?1' e:ilittL'!:t,:ti

.r...j,.,,,.'.- -. iti:.:1..,;1. l:':j.;::, _..:::':li.':; i: iJ-': .ri'::l: . :': '-:.

fi:rr;r,1 l.;a,;i-,:;;'i!r tic ri,;iz-rl,'-i'.';ttx', L;ii- ;i 'i.'ii:i 'r"i' ii:l iii r-'rrri!1-"!;i "'i :i"'"' ' '

cciesrerojeriiiei si areroscierozii. !, r-i. Ei nu ciescis nrei'llire:i Lill o;j;-) eIrii:':ilr:zii l.lledr:ll ri''reoeoror de cirre iibrobiaste ilij. j9l. Prin acesr Droces sunt rnremaiizlte de Li:ir t --eiut:t ,rol.:neitisanzli care mai inrai sunr recunoscuie si i?caae cie receriori speciilcl de Da si;!111r:{:l (/:iirirr'l

liui]ii ce re{--ebt:jttr.r ijtleraarlong2zi lu iigar-rijui. eotnliexeie iecepror-iip.anr-i sl,ii!i lri;.iilflj- rrl

ariiitcrntri:iie fiari]br:!nai liitr'Iiia9 i1: ,.,ersaiil":i llieii'l iliaj::lr iliten L'ti rir ':c:r-,li:'- 'ii .-i- 'i1i'ri-' 'ri',l Ca[,.]r aoi]jrr,-nanral da }aza esre aj-.csIx{ i.!,..;i. .'lres:e I:.ircrccin-re nl t 'aj,rncrlf :lir- :,'ri:tl:rr.,t.t:t

inlei!rq,:u,:i:riilnir s,-:::l C311.-t;t.1lf. :!ru?!l!* :* lnvelii i!n 3rlci.3a.- ..t.'nZti t:i::; i. ite iilaStlrii re

. at] !ri:": l.:i r-, 1:t't,.rt i:r'::nd . : t',' lrllil-e:lljl jn l'::-':-t' j.':t:ct-"il!j ''it j c: Fun:::!l(\'- jli nlCi'lh'lllr'l i'l:i::veiiS,.ti de ciatr!:-ri Sa il'n-nit:1Zal:idli;':,;jruiit i:t.'ti': irran: i cicsl: t-.ani i:t d:iit':;1.i'''a:eit:!.)::llle! sills

:iirice:;i d,:s i-''rin dercl ril:;ll*tili':tti:: l:r:-,i','eiui cilrli:l s-a ir:;i'-'::t. slli-' i'i'r1]2 r'll'l:^J :'t:!:':'!t ctt

:-,$.ruii.;. Rnirrj ci}rijnej esie :crla dc: icntrnia rdir-.cirta m jcroiiiF,renilll li n-'erni-'ran:r:" c:re

cer.rite stflctr.lri cu i:lyeii-! si ioliral::t vezicuiei ctt i:rveiis. l\-ccsi roi arc ia aeza caultcitriel,:jitirir;ei ci: :i si tr:;atrbir in rnn:er-i n,r,'nil triscneitlrtr i,ii i. c:i:: :nei cei;arle tri-'i Iu:t.tli t'eilt'-trj

Di- Ilirclr

-40 -.

L,.-!!':e " g.L!a! !' !g'l cjp a qlr o ryla O!!!!!q!-ag_ tltl gE "!!i9s!4

hexagonale si oentasonale intr-o seometde ascminltoare oeticeior minsii de fotbal. care duc 1a

formarea veziculei. Trimerizarea clatrinei la trischelioni si inreteiarea acestora se realizeazl orinpaiiicip;iica nor molecule prolelce aJutatoare. t1tr1)tte protetne adaptor. prescuftat All {tle lanumeie ecgiezesc Aciaptor Proiejn). inveiisui cie ciairinl ai vezicuieior cie enriociroza meciiara cie

receptor se ciezasambieazi imeriiar dupi ciesorinrierea vezicuiei de membrana ceiuiari cieveninciendosom. Entiosomui se transibrmir aciesea in iizosom onn iirzionarea cu organirui oreexlsrenr inceiuiS. Anaiizdnd dinamica procesuiui iie endociiozi meciiaid de receDiori. deriucem ci acesr iiode transnorr cr membtana esie ttnui concer.rrnii\,. ctga ce o cieosebesre iie oinociroza consrirurl\'ri.Liq:rndui ssi: inrio,iLls in,:eiriia i:',.r :cncgliilli.^ ii.iti rr:rie ,iaiaii as:l ii: i:rir ii sl ail:i il ilc.i:1./\cc:lsia ciullalefisiica sc,iatoreazt lapruiui ca. inainie d: ir il cldcciraL- iigandui gstc acLunuiul ...r

aoncanti:lI irt ltl", r-'ii:i s:i'.i,:li:r'ii ti,-- lr:',-:iis lr-iir aoriririar:.-rrr i-air-'trrarf i;:::I:ri. F.nr!ocirrtz:: iI::t:1il -i-.receprcri a tcsl descrisi pe'i1ii'.i uneje irnocroteine niasmiiii:e. nenLru rrlnsienna- sxu Denrni untliaciori rie ciesi.rc.

i.Leia;.i." rel:eni 3 iosr e\rj.ieirii:iia si o :r rreiir ior-ilh cie Drnociiczal. ici inecirari de rtrei.l,-,r:.cilr ocn:trl nt.riecuir mici. .+crst :ri'.9\ J{ !!,rnsrlorr nt,itti'::lnilT:t lh\L dcnu$]r t ,n tllrdro:.i tct iiltertlenii grecesii zo;ti a bca - k]'rri= rls. recinrenL. csiuia -r- oorc suliili Denu'u niocess.i,'nomeni ( r si ninnctroz;r CdnStrnltyj. DOTOCjtOZj Si eiei-rueitzi nrin inteniiejiUi Ca\eoieiL'f.Porociioza a ibsr evrcientratd oenrru nrima ciari nenrru acrdui iblic si cienunrirl asri'ei in i99.1 cieRjchl.ci G. h . -'bcierson iii. 4 j I. Plccesui de Ddroclrcza. ciuo:r iecrr*l moiecuieior mrci. ltstieitrnnstoriare. de receptori iectonroteine cLl anlora siicoil'siariidiiinoziroiica i.ij ji sj seehes,rirrelior in ce.,.eole- nenlite recetea acesiora riirecL in citc-.oilsma nrin anLrrnite canaie riin nembran:r!'ii\ioi,ila. ,i\rsi( caiiiilL s,'iji:\'iri\, iir iiiul:l-i-,i(i. ii-, i.iii iii!(i.jicii isi iti;lti; iL,ijii:iirij:iiLa arie'itcno:ui. ln n]omenrui dc i,lr.q-ndcrson sr rirr cei-ccr;rr"!-i ctre sFJdt-rli tuncriilc cl'.eoieir'r-incearc.;i sd exrincia procesui rie poiociioza ie roare l'enoneleie,ie rransnorr cafe sunl ei-ecruate cie

ca,reoie nrin e..,irarea clir cirre irzosom i45 i.r.r.rsi:i ln Drczenl o llrarcu;lar-e susunuii rerirri inieicccrra i:r r-tivei noiccuiar a ,ir., crse r.Ji

ibr".'ne de cinocitrzi cgea ce a con,.iLrs i:,r o r:i:rsrii.:.rre n ior in er{ic,liiozd deoendenii de cistrin:}si en,iccitgzl ilde:reniienra i!e cirrr!n3 (!:ei ce inselr.-rr o iiii:renlrere i:r n1,,.-j',.inecanisrneior ce erau inciuse i cinocitc'z:r corsriruri!'a1 i16. 4 t- t. La rdndui ei en.iociroz:rinie;.errienrr d: cilirini nollc il eni!oci:,:,ri de-cen{irnii iie clr rli!n5. q:iu rnd,.re iroz:iindegelrri€nil rie c:veoiinl. iiar deren.ienra ie aite iicuri rie oroteine c.u-e sa asicure il..,iLsil:arc.rsi fisi'.ne:r vesicuieicr cu desorino'erea ior de ne:li;rary{. D:ice rneioriraiea tialrriiir cie endicir,,rz:rsuni ei'eci.lar? de srrucrun ,,.ezicuiare. a! lcs! e\,,idenri"ra o.oa.r. ,ie enc'ociroze ce rrnniic:rir:vlrginiri neir-rbrar:ire sub fonna de srucrLlii iui-.ulare i.iir.4f i.

Delane de a ii neniru cei',:ii doar o caie de: creiua maierie din si:aiiu exirr.cci,liar.endriciroza e,.te un ieno*:en care rem',iie ceiuiei s:r conircieze ii.llcriiie meinbranei. nrtlrnoriuiarea comDonenteior acesreia i48. 491. Prin encociiozS. ceiuia noare ascunde cornnonenreaie orsanizini memhranei nermiiAnri ecicilrea acesiorr. il iirnciie rie uevciie ceiuiei. sarl tec,-rlte eitrntilt iclnto!-ai cegrariiincl .le. lenrnr i ie bicsrni*rrz:r aur r,:rr r-.i ef'orrnE i{ stinieL.illt.'. it1ie: 211t:..i iarc t.le llz|'i :.1; \i:t :. :ntt'nn;a fI i) trtia: ';n: riin!re iotIll!o,1eitrc;eirn:'ii.:tl.' rr sc=nllrz.'ii.t .eiUirr: ,i.'.': ;x;rr t,,sr iai :r. r:r,.r;, r{lrtI:t:i (5ra lrx :rrr e-ten;ni ,-t.'

aool}cl:are inlrc lenoflct.tslc ce rieiinr'sc ccic dcuit ii]ar rciuri aic n.rembranei: slhirnirli ric:tibsranta ili":rrsncrlti mc-mi:ranaii si scrlnbr:i ,ie inibrn:lrie iselfia1-iizerea ceiuiitr-al). lnLir,>orrulca.rc se ibfireazi curi', riescdniiErea de rlcn:i:rlni ir sr|rcrur-;icr iie enai.Jcirozi asiL't]ra sofliifl alcf otnDJnr'n l:i tT ?nioc':'1ii ji -i:l:1i"..r::1i In-lnti!3it in c,-rnlrnuiti(.t !.iL'\'.'5itur ci'::enutlt;ztr. i: i L

l.: +r:i!-:;'taFLor-",::;ui nrir'- ,:zr: l:iuia e limin:r :;irbsnnie nroirise in oirerse nloiese ceiuiare i inci-rt:;i'.

tllosinieze dl coir.ilt.tsi .iistulati s!'rlrrr'!, sr rrcLrritLiirie tgrinilr'?r i;: srn:catn ieiirniii.;ie r;:.:;cjomt::: hr1:-' !i:t:n:ti r c.,l. '-iri l.!lJ \ J.,j,\ip cf {3.:L'lr .-' !ar13:( ! 't!l:jir 'j: -'\rlclrr}1:i. Lrtn lLti', 1

ilt l./ecer-- ai rrteirnisiiiclr>r 3r1n c:i:c cs;r iorrirOiali. excciro.':ri rr)iire il d.Jnsiiiiltri'i. sau sernni.-: - ;: ..r':

.:::: irtr:I.'i-i .'.,t!:,rlel.: r;rr:rr,rii :i :.-:r--r :i,'-," l" , r - - ' ' . 1- . .,

' , . ' telt!ll.i ..tlilt l:.: 1,,,

*4.t-

Dr. llifS! lfSbf_!-U"g!_qnarea nembrsRelor ca sirlen intesrar

fuzionarea si secretia- in orocesele constitutive. Pe de altd parte- anumite comDonente produse incelulS sunt acumulate si stocate in zone -iuvtamembranare pdnd cdnd celula primeste un semnalcarc comancia secreria jor. Aceasd exocitozi semnalizatr esie dcpencicntr ric ciegtereaconcenrraliei de Ca'- din citoplasmd in zona de stoca e a veziculelor de secretie [521.Mecanismul exo-citozei presupune urmltoarele etape [53. 5 ]:

!. Transportu! velculelor (in enslezl ..vesicle trqffickin-q") de secretie din locul de formarein locul de stocare din apropierea srembranei din zcna de secretie. Acest transDort este

ei-ect'-rat rie as:-nunitele rrotorre noleculsre {izof'cnne de ni|:in: D!'rtr"J tr:rr.snorfil lrecale3 lil3n'lenrrlor de actinl- sau d,.,reini cn hinesin:r tlenr^ri !r3.1.rsDorlul De .:rliilr:icrotrl-"uIiIcri:

2. Ancoytrea vezituleloy lin enslezl --,.'esicle letlteri:;s" ) Drin l3ctori de arcorare de naftlrarooleici ia c' ilist:nti 'le ^lSn::r de rnernbran:t celula:'l:

1 At:oslaret ye:.iculelor iin englezl -:,esic!e docl:!ng") la nenbrala cel,-r1:r1- edicl arircereaacestor:1 la u distanti de 5 - i ltntl: iclt qosimea unei rnen.il.rale ! intre cele dorL!tnerrrl-rene: celulari- respectil,,.,ezicular3:i.,i.i.,-^- ,,--i-",,1--; ,;- ^-^i^-; . --,-/ , -..,,.,..,-'titiii.'iffi r'{ai.uiaia (in cngicza .,\CSl(ir' pi'tiiii;t.q -l CarL- pi-Cs'Lii)ilnC O SCiir.- C!' CVCii:niCiiIC

legaie <ie rearanidriie deDen<iente de ATP si de Ca'' ale proteitt:ior si lipidelor membranetvezicrrlare raaraniari necesr!'e et'echrini lltimei etane iln exocitoza ccnstitutivi aceastielaDa nu exlsla ):

5. Fuzion{res vezlculelor [551 cu menrbrana celularl si ev.ouizarea produsiior de secretie.Fuzionarea este realizati de ni;te proteine numite abreviat SNARE lde la "Soluble Aiethvlmaleimide-sensitive -4ttachment orotein ftEceptor"i care sunt v-SNaRE iinmembrana vezrculeiori si t-SNARE lin membrana tinti. cu t de la ensiezescul iarget :tintil. Se oare c.1 iirzionarea (cei nutin in uneie tip,.:ri de celuie) sc t'ace la ni'reiui un,:rs*ucrui oreexistente in rnem!:r:rn:r ihlL c3re fzvorrzezzi cieschiderea ..'eziculelcr si:ru icsr,Jenu:^-til:

-nc,r; rr;l.l;1I Iiq-.. ; .'I.

?:':,-scitcz:t1e;i priviti simplisi a: pirea o insumcr€ a endocitozei ;i exocilozei. lucruril: nu sxrl asa.

T:':rnscito::a este un Droses ai cirui liecanisnr. chiar daei neelucidat ln momelttu! ,Je fati- est*de,carie de r" insenina o endocito;.::r i:r,'ri::ti de o e:aocitoze. T,:,'nenul a iost introdus'.!e NicolaeSir,.i,:rncs<:u in l!)?9 f58l r-.r i'.'il{}r 1i iiccei.^3 nliir r:tii.rl:i-- endLrtliiiil; .js rn:rciL..i:rclecu le rJicsrr:c1:lsr, i callre res,-rl !.i iir',::.::. 1-.iill Eli|l,Jl-{rr: i.lei:nril:']lr' de l.ne;:rl-'::ne- i:;"rr:ite la i,icr'uul. ;i11'.rilc.^luleic enrlcirliale';ezicirie ll::sntlsrll!e- llledcr:lin,l riumite ca'',el!t i:.r ari;.:':i iiriur-i,.: r:ir',iirll::cei'.ilare. 'l'r'ansriloza esti uq Drii.!:s sp..illc cehieior epiteii:ilr :ile .3i1cijii{-.r sirirDle {nlonosirr-tificate). Celulele rn.Jot':liale de 1e nivelul caoilarelor su;ii ,::.eini,.ir;l ,-llsir: rle celule crieef'ectr.rea,zi transcitr:zil. Procesul se Detrecs insi gi la ni'reiul :rlt..r elilclli c'"r::.. l: I :lilrl:rrlai-.sorbant intest;nal. Hsrato.itnle e1!cfueazl si ele transcitozi penllu riil.r:ri .:1i' lq.,\ (ii' li :--r:l.ri

sar.iguiir Ia polul biiial-. 1:r.,\. asti'ej eliminat in bild a,junge in n:bul Cir.,::. , :r:r.:i!r .:'.r !.,,- l ,. ;.

a.ti.ritlti Ce aolrare i:;ur:i ier:afe d.: aiir-rle latie. Exe;Ipiul lra;rsr,:r-ir,l.r, l:.i:11s i,..1;r:,- i ,ii

dimerilor de igzA r-en-rezinti duol tcafe e,zidcniel,: o iranscilozi medi::iii de recenlor j5'j j.De a!lfel transportul ":nr transcitozi al ulior or-)limeri im noglobuli ici oare a i {r eroDrie-trte iiruturor eoiteiiilcr simoie ce c5ntusesc orgare cavitare. cu rLri in initierea alSririi imune ilci dinaceste spafii echiyair'nte fosoloa'ic ci.i ertericrul crg:.lism hi. Si;re e;<er':-iliil- acesl 1iu deir:inscitozl a tbst dovedit si pentru eDiteliul uterin f501.

Celor interesati de noufitiie referitL.are la transcitozi sub asoectul Civersitdtii etiielii{or lanivelul cirora se Detrace si asupra mecanis-mele.r orin care sc nrodtrce. lecL'inandiinl ccl n;rii'C.ent trl:.Oi rJC :rint,.:r,t j(.:1., riJ Pilt:tcla itrlnij si .\nJl HUbaiffj. \iC lA j^nn ii{,pKr:tS L nt\e15ttV.Eiriiinrore [61]. in acest ai:licol se va vedea ci- tlesi transciroza a tbst defiriti ca proces snecii-rcceluielr;r eoiteliale sininle. r::r s. Detrsce si in sisterne neerileliaic.

-4&*