40 Chương 4 Các protein màng 4.1 Protein màng thực hiện hầu hết các quá trình sinh học ở màng Như đã thấy rõ đặc tính của màng sinh chất là luôn luôn chứa đựng các phân tử protein. Do đó các protein màng chịu trách nhiệm thực hiện hầu hết các quá trình động học mà màng tế bào đảm nhiệm. Các lipid màng hình thành nên một hàng rào thấm chọn lọc đã tạo nên các khoang được bao bởi màng, trong khi đó các protein đặc biệt làm trung gian cho hầu hết các chức năng khác của màng. Lipid màng đã tạo ra môi trường thích hợp cho hoạt động của các protein. Các màng khác nhau về thành phần protein của chúng. Myelin, một màng đóng vai trò như vỏ cách điện quanh các sợi thần kinh nhất định có hàm lượng protein thấp (18%). Ngược lại, hầu hết màng sinh chất của các tế bào khác có hoạt tính hơn nhiều. Chúng chứa nhiều bơm, cổng và các thụ thể cùng các enzyme. Thành phần protein trong các màng này thường chiếm 50%. Các màng tham gia vào sự chuyển hoá năng lượng như là màng trong của ty thể và lục lạp có tỷ lệ protein cao nhất, thường là 75%. Có hai loại protein chính trên màng đó là: (1) protein xuyên màng hay protein cài màng. Chúng xuyên qua lớp kép lipid của màng và như vậy chỉ được lấy ra khi đã phá vỡ lớp kép lipid. Nhiều protein trong số chúng là các glycoprotein, chứa các gốc đường nhô ra phía môi trường. Các protein này thường tạo thành các phức hệ protein và có nhiều tiểu đơn vị. Chúng là các enzyme, các thụ thể, chất vận chuyển, chất liên lạc và chất dính kết. Chúng có hai loại sau: Protein xuyên màng một lần hoặc nhiều lần. Chúng có các phần nằm trong màng chứa các trình tự xoắn alpha gồm 20 đến 25 acid amin kỵ nước. Các đoạn trình tự bao gồm các acid amin ưa nước phân tách các đoạn trình tự kỵ nước. Các trình tự ưa nước có xu hướng nhô ra hai phía của màng, tiếp xúc với môi trường nước ở trong tế bào chất và môi trường ngoài. Protein xuyên màng được liên kết cộng hoá trị với các phân tử phospholipid hay glycolipid của màng nên còn được gọi là các protein liên kết với lipid màng. Chúng có diện tích tiếp xúc lớn với môi trường ở hai phía của màng. (2) Các protein ngoại biên, không xuyên qua màng. Chúng cũng không có các liên kết cộng hoá trị với các thành phần của màng. Ngược lại, chúng hình thành các liên kết ion với các cấu trúc màng. Chúng có thể được tách ra khỏi màng dễ dàng bằng cách đưa về pH thích hợp mà không phá vỡ tính nguyên vẹn của màng. Chúng nằm về cả hai phía của màng và cũng thường liên kết với các phần không phải là cấu trúc màng. 4.2 Protein xuyên màng (intrinsic protein) Các protein này nằm xuyên qua chiều dày của màng và liên kết rất chặt chẽ với lớp kép lipid qua chuỗi acid béo. Có loại protein xuyên qua màng một lần, ví dụ như glycophorin (màng hồng cầu) hoặc xuyên màng nhiều lần như bacterioRhodopsin (màng vi 41 khuẩn) xuyên qua màng bảy lần. Phần protein nằm trong màng là kị nước và liên kết với đuôi kị nước của lớp kép lipid. Các đầu của phân tử protein thò ra phía bề mặt ngoài và bề mặt trong của màng là ưa nước và có thể là các tận cùng nhóm amin hoặc cacboxyl. Các protein xuyên màng thường liên kết với hydratcacbon tạo nên các glycoprotein nằm ở phía ngoài của màng. Ví dụ: Glycophorin là protein xuyên màng một lần tìm thấy ở màng hồng cầu có cấu tạo gồm 131 acid amin. Phần ưa nước là đầu tận cùng amin, nằm ở phía ngoài màng và liên kết với gluxit (hydratcarbon) chứa đến mười sáu mạch bên oligosacarid. Nhiều protein xuyên màng một lần đã được tách chiết và nghiên cứu, một số lớn có vai trò thụ thể (protein kinase đặc trưng cho tyrosin, thụ thể insulin, nhân tố sinh trưởng biểu bì .) Protein “băng 3” tìm thấy trong màng hồng cầu là một protein xuyên màng mười hai lần, các phần xuyên qua lớp kép lipid bằng các chuỗi xoắn anpha. Protein này bao gồm 930 acid amin và có vai trò rất quan trọng trong chức năng vận chuyển O2 và CO2 của hồng cầu. 4.3 Protein bề mặt màng (peripheric protein) Các protein này thường liên kết với lớp lipid kép thông qua liên kết cộng hoá trị với một phân tử photpholipid và nằm ở bề mặt ngoài màng sinh chất hoặc bề mặt trong của màng (phía cytosol). Các protein bề mặt ngoài màng thường liên kết với gluxit cộng hoá trị tạo nên các glycoprotein, còn protein bề mặt trong màng phía tế bào chất thường liên kết với các protein tế bào chất như ankyrin và qua ankyrin liên hệ với bộ khung tế bào (Cytoskeleton) tạo ra hệ thống neo màng và điều chỉnh hình dạng tế bào. Các protein xuyên màng tương tác chặt chẽ với các chuỗi lipid màng, và vì vậy chúng chỉ có thể bị phân tách bởi các tác nhân phù hợp với các tương tác không phân cực này. Trái lại, các protein rìa màng liên kết với màng chủ yếu qua các liên kết tĩnh điện và các liên kết hydro. Các tương tác phân cực này có thể vị phá vỡ bởi dung dịch muối hay sự thay đổi pH. Nhiều protein bề mặt màng liên kết với bề mặt của các protein xuyên màng, các protein khác neo vào lớp kép lipid bởi một liên kết cộng hoá trị với chuỗi kị nước, như một acid béo chẳng hạn. 4.4 Vai trò của các protein màng Protein trong màng sinh chất chiếm 25 - 75% (trung bình 50%) khối lượng màng. Tuỳ thuộc vào dạng tế bào mà hàm lượng và bản chất các protein có thể khác nhau và thực hiện các chức năng rất đa dạng và phong phú. Đó là các chức năng: cấu trúc, enzym, vận chuyển chất qua màng, thụ thể màng, thu nhận thông tin, ức chế tiếp xúc, miễn dịch, . Có thể nói phần lớn các chức năng sinh học của màng được thực hiện bởi các protein màng. Một số chức năng sinh học điển hình của các protein màng có thể được liệt kê như sau: − Chức năng cấu trúc: Tham gia vào thành phần cấu trúc của màng (cùng với phospholipid). Trong khi photpholipid tạo nên tính linh hoạt, dễ thay đổi hình dạng của màng thì protein lại giúp cho màng có được tính ổn định tương đối. − Chức năng vận chuyển vật chất qua màng: Phần lớn các protein màng đóng vai trò là các kênh vận chuyển vật chất giữa môi trường bên trong và môi trường bên ngoài, có thể là kênh vận chuyển thụ động (các lỗ protein vận chuyển nước) hoặc 42 kênh vận chuyển chủ động (còn gọi là các bơm ion như: bơm Ca 2+ , bơm Na + , bơm proton, .). − Chức năng thu nhận và truyền tín hiệu giữa các tế bào và trong nội bộ tế bào: Chức năng này thường do các glicoprotein đảm nhiệm hoặc một số loại đặc biệt như protein G, Rhodopsin của màng võng mạc. − Chức năng miễn dịch: protein màng đóng vai trò là các kháng nguyên bề mặt (CD) và thụ thể (receptor) tế bào, tham gia vào quá trình miễn dịch. − Hình thành các phức hệ enzym tham gia vào các phản ứng hoá sinh của tế bào (ví dụ: phức hệ Cytochrom oxidase trong chuỗi truyền điện tử hô hấp định vị ở màng trong ti thể, phức hệ thu nhận ánh sáng định vị ở màng trong của lục lạp có chức năng vận chuyển điện tử từ các phân tử chlorophyl tới các trung tâm quang hoá). − Đóng vai trò là các protein dung hợp màng. − Liên kết với bộ khung của tế bào, giúp tế bào có được hình dạng bền vững và ổn định. Vì protein màng thực hiện phần lớn các hoạt động của màng cũng như của tế bào nên từ lâu nó đã được coi là đích điều trị bệnh lý tưởng trong y dược học. Bằng việc thay đổi hoạt tính của một protein màng, một tác nhân dược học có thể ảnh hưởng tới sinh lý bên trong của tế bào mà không cần phải được hấp thụ vào bên trong. Thực chất, tầm quan trọng của các protein màng với vai trò là các đích tác dụng có thể được minh chứng bởi cơ chế tác dụng của phần lớn các loại thuốc đang được sử dụng hiện nay. 4.5 Cấu trúc và tính chất của các protein xuyên màng Giống như các loại protein thông thường khác, protein màng cũng có các bậc cấu trúc: cấu trúc bậc một, bậc hai, bậc ba và bậc bốn. Protein màng có cả hai loại hình cầu và hình sợi. Các phân tử protein nhô ra phía ngoài màng thường liên kết với các phân tử gluxit tạo thành các glycoprotein. Các glycoprotein này đóng vai trò là các kênh truyền tín hiệu qua màng giữa tế bào này với tế bào khác hoặc trong nội bộ tế bào. 43 Hình 4.1 Sơ đồ trình tự sắp xếp cấu trúc các acid amin của protein xuyên màng glycophorin A xuyên qua màng hồng cầu 1 lần (A) và phổ điện di gel SDS- polyacrylamide của protein màng hồng cầu được nhuộm bằng Coomassie blue (theo V.Marchesi-1995) Những protein nằm xuyên qua lớp kép lipid có trình tự acid amin rất đặc trưng: đó là tỷ lệ cao của các acid amin kị nước (Val, Leu, Ile, Ala, Met, Trp, Phe, Pro). Khi nghiên cứu cấu trúc protein màng người ta cũng thường dựa vào tính chất này để từ trình tự acid amin có thể suy ra số lượng các khu vực (domain) xuyên màng. Cấu trúc không gian của protein xuyên màng được đặc trưng bởi xoắn α. Một số protein xuyên màng cũng có cấu trúc gấp nếp β và thường đóng vai trò là các kênh vận chuyển nước vào và ra khỏi tế bào. Bên trong cấu trúc gấp nếp β thường là các gốc ưa nước và bên ngoài là các gốc kị nước (liên kết với đuôi kị nước của phospholipid). Trái lại, xoắn α xuyên màng thường không có các khu vực (domain) ưa nước. Nhìn chung các xoắn α xuyên màng chỉ chứa rất ít các acid amin ưa nước (khoảng 20%). Các protein xuyên màng bằng xoắn α là những thành phần quan trọng của các màng sinh học và thực hiện phần lớn các hoạt động chức năng của màng. Một số protein màng cài vào lớp kép lipid sau khi đã cuộn xoắn trong môi trường nước. Tuy nhiên phần lớn các protein lại cần có lớp kép lipid rồi mới cuộn xoắn. Sau khi xuyên qua màng, các chuỗi polypeptid sẽ hoạt động độc lập hoặc liên kết với các protein khác của màng để hình thành nên các phức hệ hoạt động chức năng (ví dụ: phức hệ TCR, BCR, phức hệ truyền điện tử trong hô hấp và quang hợp, .). Tính chất nổi bật của các protein màng là tính linh động. Các phân tử protein có khả năng chuyển động quay xung quanh vị trí của nó và chuyển dịch trong màng. Bình thường các phân tử protein phân bố ít nhiều đồng đều, nhưng khi có sự thay đổi nào đó của môi trường (ví dụ: hạ thấp độ pH, sự kích thích của các kháng thể, các tín hiệu của hormon hoặc các cấu tử gắn ligand v.v…) thì các phân tử protein sẽ di chuyển tạo nên những tập hợp. Tuy nhiên điều đặc biệt là các protein chỉ quay xung quanh vị trí của nó và không bao giờ quay từ mặt này sang mặt kia của màng. Tính linh động của các protein màng khác nhau một cách rõ rệt. Một số protein linh động gần bằng lipid trong khi một số khác hầu như không linh động. Ví dụ: protein thụ cảm ánh sáng - Rhodopsin trên màng tế bào võng mạc là một protein rất linh động. Hệ số khuếch tán của nó vào khoảng 0,4 micromet/s. Sự di chuyển nhanh chóng của Rhodopsin rất cần thiết để có được những tín hiệu một cách kịp thời. Một loại protein khác là 44 Fibronectin, một glycoprotein ngoại vi liên kết với dịch ngoại bào, hệ số D của nó nhỏ hơn 10-4 micromet/s. Fibronectin có tính linh động thấp vì nó neo vào các sợi actin ở mặt bên kia của màng sinh chất thông qua Integrin. Protein xuyên màng này liên kết dịch ngoại bào với bộ khung của tế bào. 4.6 Protein bộ khung tế bào Yếu tố có bản chất protein quan trọng khác của tế bào nhân chuẩn (tế bào eukaryota) giúp cho các tế bào xác định được hình dáng hoặc tạo nên một bộ khung tế bào (Cytoskeleton) bao gồm nhiều loại protein. Đó là các protein sợi (protein filaments), một cấu trúc gồm nhiều loại protein nằm ở bên dưới màng sinh chất tế bào. Các protein khung tế bào có thể nhận được nhờ hòa tan màng tế bào bằng một chất tẩy rửa không chứa ion (non - ionic detergent) có tên là triton X100. Cấu trúc protein khung tế bào này phổ biến lan tràn ở bên trong nhiều loại tế bào eukaryota, là một cấu trúc giàn giáo như ở tế bào hồng cầu. Trong nhiều tế bào, bộ khung tế bào bao gồm các sợi actin, các protein sợi vi ống (microtubule) gồm các protein ống (tubulin), các sợi trung gian như desmin, vimentin và các loại protein liên kết với actin. Tuy nhiên, bộ khung tế bào hồng cầu không chứa tubulin hoặc vimentin mà chỉ gồm actin, protein băng 4.1 và một số lượng lớn các protein liên kết với actin gọi là spectrin, chiếm 75% khối lượng của các protein bộ khung tế bào hồng cầu. Spectrin là một loại phân tử có cấu hình kéo dài có tính hơi acid, mềm dẻo bao gồm hai chuỗi polypeptid là băng 1 (hoặc chuỗi α khối lượng 240.000Da) và băng 2 (hoặc chuỗi β khối lượng 220.000 Da). Spectrin có mặt duy nhất ở tế bào hồng cầu, nhưng có đặc điểm giống nhau về cấu trúc và chức năng như đối với protein liên kết với actin, được gọi là filamin có mặt ở hàng loạt tế bào nhân chuẩn. Các phân tử Spectrin nối đầu với nhau tạo các cầu nối tetra (α - β)2. Về phần mình các spectrin được liên kết với nhau qua các sợi protein actin và các protein băng 4.1 để hình thành một mạng lưới liên kết linh động và lỏng lẻo. Điều quan trọng là các spectrin lại được liên kết với màng sinh chất qua một loại protein khác có tên là ankyrin (khối lượng phân tử 200.000 Da). Ankyrin gắn với một protein xuyên màng có khả năng đặc hiệu vận chuyển các anion được gọi là protein band – 3 (khối lượng phân tử 93.000 Da). Người ta tính được cứ khoảng một phân tử ankyrin có từ 4 đến 7 phân tử protein band – 3. Sự sắp xếp của bộ khung tế bào được trình bày ở sơ đồ (hình 4.2). 45 Hình 4.2 Sơ đồ sự tổ chức các protein bộ khung tế bào kết hợp với protein xuyên màng của tế bào hồng cầu (theo S.B Shohet và S.E Lux-1984) Trong một số trường hợp bệnh lý như: tế bào hồng cầu hình ellip (elliptocytosis), bệnh sốt cao do biến dạng hồng cầu (pyropoikilocytosis) đã thấy có sự bất thường về hình thái màng tế bào liên quan trực tiếp đến tỷ lệ tăng lên từ đimer đến tetramer của protein spetrin của bộ khung tế bào hồng cầu. Khi spectrin bị thiếu hụt di truyền hoặc lấy đi có chủ định, màng hồng cầu bị trương phồng ác tính. Điều đó cho thấy bộ khung tế bào có vai trò quan trọng và cần thiết đối với trạng thái ổn định của tế bào hồng cầu. Quan niệm về sự tham gia của các yếu tố khung tế bào ở tất cả các tế bào nhân chuẩn nhằm giữ ổn định hình dáng của tế bào, cho đến nay nói chung đã được công nhận. Tuy nhiên các yếu tố khung tế bào như hệ vi ống (microtubules), các phân tử tương tự ankyrin, spectrin không nhất thiết có sự sắp xếp kiểu giàn giáo bên dưới màng tế bào (submembranous scaffolding) tương tự như bộ khung tế bào hồng cầu mà ở các loại tế bào khác có thể phân bố trải rộng trên bề mặt tế bào hoặc tổ chức thành những trung tâm hệ protein vi ống (microtubule organizing center). Tất cả những yếu tố khung tế bào này ở tế bào nhân chuẩn đều có vai trò giữ ổn định hình dạng của tế bào. Trong tất cả các trường hợp thay đổi hình dạng tế bào, các yếu tố khung tế bào đều phải trực tiếp hoặc gián tiếp liên kết với màng sinh chất tế bào vì sự di động của các yếu tố khung tế bào sẽ kéo theo sự di chuyển của màng sinh chất. 4.7 Các phương pháp nghiên cứu protein màng 4.7.1 Kỹ thuật hiển vi khắc lạnh Kỹ thuật hiển vi khắc lạnh (Freeze-fracture electron microscopy) là một kỹ thuật rất tốt để xác định liệu các protein có định vị ở bên trong của màng sinh học hay không. Theo kỹ thuật này, miếng mô nhỏ sẽ được làm lạnh đột ngột trong Nitơ lỏng (-180oC) và tách đôi trong chân không bằng dao cắt tiêu bản hiển vi. Một màng cực mỏng Cacbon và Platin được cho lắng đọng trên bề mặt mô. Cuối cùng mô được cho tiêu hết bằng enzym và để lại âm bản (bản khắc) Cacbon-Platin phản ánh đúng như cấu trúc của bề mặt màng bị tách. Về nguyên tắc, kỹ thuật này hoàn toàn giống như trường hợp in lại dấu chân người. Kết quả nghiên cứu hiển vi điện tử các bản khắc màng cho thấy rõ ràng sự có mặt của các protein nằm xuyên qua cấu trúc kép lipid (tạo thành các "mấu lồi" trên bản khắc lạnh). Khi sử dụng kỹ thuật này đối với màng hồng cầu người ta thu được kết quả dày đặc các mảnh hình hạt có đường kính xấp xỉ 75 . Màng lưới tạo cơ cũng rất giàu các mảnh hạt. Trái lại, kết quả đối với màng myelin lại rất trơn, nhẵn, điều này hoàn toàn phù hợp với 1 màng tương đối trơ, hoạt động chủ yếu như một màng ngăn. o A 4.7.2 Kỹ thuật miễn dịch huỳnh quang và dùng kháng thể nhận biết protein màng Kỹ thuật này dùng để xác định tính linh động của protein màng, chứng minh rằng các màng sinh học không phải là những cấu trúc cứng nhắc. Người ta cho các tế bào nuôi cấy của người và chuột dung hợp với nhau. Tế bào lai thu được có màng bao gồm một phần của tế bào chuột và một phần của tế bào người. Liệu các protein màng của tế bào người và 46 tế bào chuột sẽ đứng riêng lẻ hay trộn lẫn với nhau trên tế bào lai? Câu hỏi này được trả lời bằng việc sử dụng các kháng thể có đánh dấu huỳnh quang: Một kháng thể đặc hiệu cho protein màng tế bào chuột được đánh dấu bằng 1 chất huỳnh quang màu xanh, và một kháng thể đặc hiệu cho protein màng tế bào người được đánh dấu bằng huỳnh quang màu đỏ. Khi mới được hình thành, màng tế bào lai mang một nửa màu xanh và một nửa màu đỏ. Nhưng sau đó gần 1 giờ (ở 37oC), các huỳnh quang màu xanh và đỏ đã được trộn đều với nhau. Thí nghiệm này cho thấy rằng một protein màng có thể di chuyển được khoảng một vài micron trong 1 phút. Hình 4.3 Sơ đồ kỹ thuật miễn dịch huỳnh quang nhận biết sự di chuyển của kháng nguyên trong dung hợp tế bào H 2 với HLA Dunia và các đồng tác giả (1985) đã sử dụng kháng thể kháng MP26, để nhận dạng Protein này trong các màng ở các khớp nối (junctions) thông tin giữa các màng tế bào sợi thuỷ tinh thể (hình 4.4). 47 Hình 4.4 Sử dụng kháng thể kháng MP26 để nhận biết sự định khu của MP26 trên màng tế bào sợi thủy tinh thể. Hình ảnh phía trên chứng minh rõ các kháng thể đánh dấu đã chỉ rõ phân tử MP26 bao quanh màng các sợi thuỷ tinh thể. Hình ảnh phía dưới cắt ngang màng đã sử dụng các hạt vàng liên kết kháng thể đánh dấu cũng nhận ra các phân tử MP26 nằm trên màng tế bào thuỷ tinh thể mắt (theo Dunia, et al 1985) 4.7.3 Kỹ thuật điện di Các thành phần protein của màng có thể được thể hiện rõ qua điện di gel polyacrylamide có bổ sung SDS. Ban đầu màng cần phân tích được hoà tan trong dung dịch SDS 1%. Chất tẩy này sẽ phân giải hầu hết các liên kết protein-protein, và protein- lipid. Mẫu vật sau đó sẽ được điện di trong gel polyacrylamide bổ sung SDS. Các protein sẽ được phân tách dựa vào trọng lượng của chúng. Hình 4.4 là ảnh điện di protein của 3 loại màng: (1): màng hồng cầu, (2): màng thụ thể ánh sáng của tế bào hình que ở võng mạc, và (3): màng lưới cơ tương của tế bào cơ (sarcroplasmic reticulum membrane of muscle cells). Qua đó, thấy rằng thành phần protein của ba màng này rất khác nhau, phù hợp với sự khác nhau về hoạt động chức năng của chúng. 4.7.4 Phân tích cấu trúc hoá học protein màng tế bào Việc nghiên cứu protein màng tế bào cho ta những thông tin về cấu trúc liên quan đến chức năng sinh học và biểu hiện biến đổi cấu trúc protein màng liên quan đến các dạng bệnh lý. (Đỗ Ngọc Liên thực hành Hoá sinh miễn dịch – Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội trang 39-66). Như đã biết trong các phần 4.1 và 4.2, các protein màng gồm hai loại là protein cài vào màng hoặc xuyên màng và protein ngoại vi hay protein bề mặt màng. Các protein ngoại vi liên kết lỏng lẻo, hầu hết là liên kết không cộng hóa trị với các thành phần khác của màng, nên việc tách chúng dễ dàng. Chúng là các protein ưa nước nên có thể sử dụng các chất muối có nồng độ ion cao của các loại đệm như đệm phosphat, đệm tris-HCl. Màng tế bào 48 được rửa nhiều lần bằng đệm có lực ion cao, sau đó được ly tâm tốc độ cao (10.000 ÷ 15.000xg) để tách riêng protein ngoại vi và phần màng còn lại chứa các protein cài màng. Hình 4.4 Ảnh điện di các protein của màng hồng cầu (A), của màng tế bào hình que tiếp nhận ánh sáng của võng mạc mắt (B) màng lưới cơ tương của tế bào cơ (C) Các protein cài màng, tiếp theo được hòa tan và phân lập nhờ các chất tẩy rửa (detergent) hoặc các chất phá màng lipid kép. Các chất tẩy rửa để hòa tan protein cài màng thông thường được sử dụng là chất tẩy anion như SDS (Sodium Dodecylsulphate), các chất tẩy Cation thường biết đến là CTAB (Cetyl trimethyl Ammonium Bromide), các chất tẩy ion yếu như Triton X, Nonidet P40 và các dạng muối mật (Sodium cholate, sodium deoxycholate). Cần chú ý tính năng của một số chất tẩy rửa có thể cản trở các bước phân tích tiếp theo (hấp thụ cao ở 280nm), hoặc dễ bị iod hóa với các protein đánh dấu phóng xạ, hoặc gây cản trở cho sự phân tích điện di phân vùng đẳng điện đối với protein. Các protein sau khi phân lập, có thể được tinh chế bằng các phương pháp hóa lý khác nhau như: sắc ký trao đổi ion, sắc ký lọc gel sephadex, sắc ký lỏng cao áp hoàn thiện cao (HPLC) hoặc sắc ký ái lực. Mỗi loại protein màng tinh sạch ở mức độ cao có thể được phân tích sâu hơn về các dạng cấu trúc của chúng như cấu trúc bậc nhất (được phân tích trình tự sắp xếp các acid amin), được phân tích bằng kỹ thuật khối phổ hiện đại (MS), hoặc sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để phân tích tiếp các bậc cấu trúc protein bậc cao hơn. Khi phân tích trình tự sắp xếp các axit amin của nhiều phân tử protein tích hợp màng, các nhà nghiên cứu thường thấy tỉ lệ phần trăm các axit amin kị nước của chúng chiếm tỉ lệ rất cao, thông thường là từ 40 – 55 %. Các axit amin kị nước của protein tích hợp màng gồm các loại là: Valine, Leucine, Isoleucine, Alanine, Phenylalanine, Tryptophan, Methionine và Proline. Nhiều loại protein màng được phân tích trình tự vẫn có thể phát hiện được trình tự tín hiệu (trình tự dẫn đường) rất kị nước, trong đó vẫn còn giữ lại axit amin mở đầu nằm ở đầu tận cùng N là Methionin (Do Ngoc Lien et. al. 1985). 49 Tóm tắt chương 4 Protein màng tế bào thực hiện tất cả các chức năng của tế bào sống như vận chuyển các chất qua màng dưới dạng các bơm ion, bơm proton chức năng cấu trúc chống đỡ như các protein bộ khung tế bào, chức năng truyền tín hiệu thông tin trao đổi chất và chức năng bảo vệ như các thụ thể màng (receptor) và hàng loạt chức năng xúc tác cho các phản ứng của quá trình phosphoryl hóa oxy hóa và quang hợp tạo năng lượng cho cơ thể sống. Protein màng bao gồm hai loại là protein ngoại vi (bề mặt màng) và protein xuyên màng. Chúng là những protein liên kết với màng lipid kép phần lớn bằng các liên kết không cộng hóa trị nên có thể rất linh động di chuyển theo chiều ngang của màng tế bào, thực hiện linh hoạt nhiều chức năng sống khi chúng có thể thay đổi cấu hình không gian của phân tử. Việc nghiên cứu protein màng có thể được thực hiện bằng nhiều kỹ thuật phân tích hóa lý khác nhau, kỹ thuật hiển vi điện tử, kỹ thuật nhiễu xạ tia X và nhiều kỹ thuật miễn dịch tế bào khác nhau. . trong các phần 4.1 và 4.2, các protein màng gồm hai loại là protein cài vào màng hoặc xuyên màng và protein ngoại vi hay protein bề mặt màng. Các protein. 4 Các protein màng 4.1 Protein màng thực hiện hầu hết các quá trình sinh học ở màng Như đã thấy rõ đặc tính của màng sinh chất là luôn luôn chứa đựng các