蛋白質脂類相互作用

蛋白質與脂類相互作用是指膜蛋白和脂類的相互的物理狀態的影響。

要了解膜的結構和功能，相關的問題有：內在膜蛋白與脂類是否緊密結合，以及接近蛋白質的脂層的性質如何？膜蛋白對膜脂的動力學和順序是否有長遠影響？脂類如何影響膜蛋白的功能和結構？結合在雙分子脂層表面的外周膜蛋白如何與脂類相互作用，並影響它們的行為？

雙分子層中內在膜蛋白的脂類結合

大量的研究工作圍繞「蛋白質是否存在對特定脂類的專一性結合位點？」，還有「蛋白質-脂質複合物是否可視作長久耐用物質？」典型的酶變換一次所需時間為10⁻³秒。現有測定方法是通過使用²H-NMR、電子自旋諧振和熒光標記法實現的。

有兩個方法來測定特定膜蛋白的脂類結合相對親和力：

1. 在接近膜蛋白時，自旋標記的磷脂運動將受限，結果在ESR光譜上的相應部分將變寬。實驗光譜可以分成兩個部分進行分析，一部分是在大塊脂質相中快速翻轉的一種，光譜較窄，而另一部分是接近膜蛋白的運動受限的部分。
2. 自旋標記的和溴化的脂類衍生物能夠淬滅來自膜蛋白的色氨酸的熒光。淬滅的有效性和脂類衍生物與熒光色氨酸的距離成反比。

這些方法要求使用的脂類類似物，可以在重新構造的包含待研究蛋白的磷脂囊泡中找到。

由於橫向膜蛋白的存在的脂雙層的擾動

大部分²H-NMR實驗都加入氘代磷脂，以證明蛋白質的存在，對雙分子層脂類的順序參數和脂類動力學的影響微乎其微。通觀全局，從NMR實驗中得出的結論有：第一，邊界和自由脂類間的交換速率是迅速的，每秒10⁷次；第二，邊界脂類的順序參數不太可能因為接近蛋白質而受影響；第三，酰基鏈再定位動力只是在每秒10⁹次的頻率範圍內減慢；第四，在任何可觀的方式下，極性頭部的方向和動力，同樣不因接近跨膜蛋白而受影響。

最近公佈的研究結果使用的是非標記的光學方法，如能測定脂類雙分子層的雙折射（或順序）的雙偏振干涉，這些結果已經被用於展示多肽和蛋白質相互作用如何影響雙分子層順序，尤其是證明在多肽滲入和擾亂雙分子層順序後雙分子層和重要多肽聚集的實時聯繫。

膜蛋白的主鏈和固體鏈動力學

固態核磁共振技術可以提供關於一個膜蛋白中單個氨基酸殘基的動力學的詳細信息。然而，該技術要求大量（100至200毫克）的用同位素標記過的蛋白質，而且，當應用於可進行光譜分析的小分子蛋白時，產生的信息將最為有效。

外周膜蛋白結合的脂類雙分子層

很多外周膜蛋白主要通過與膜內在蛋白的相互作用結合到膜上，但有很多種蛋白質是直接與脂雙分子層表面相互作用，其中有一些蛋白（如髓鞘鹼性蛋白）和血影蛋白扮演主要的結構角色。大量的可溶性蛋白能暫時的或是在特殊條件下結合在雙分子層表面。結合過程可由兩性蛋白二級結構域作為媒介，通過與脂類相互作用誘導和趨於穩定。

錯誤摺疊過程通常會把蛋白質的疏水區域暴露出來，它經常與脂膜的自聚和隨後的聚合過程有關，也經常表現在神經退行性疾病、神經壓力和細胞凋亡上。已經有人在研究抑制這種過程的方法。

參見

• 脂類

參考資料

延伸閱讀：

• Robert B. Gennis. "Biomembranes, Molecular structure and function". Springer Verlag, New York, 1989.
• H L Scott, Jr & T J Coe. "A theoretical study of lipid-protein interactions in bilayers". Biophys J. 1983 June; 42(3): 219–224.