Som beskrevet i introduktionen, er det forskelle i cellemembranens sammensætning, der gør, at AMPer kan skelne mellem prokaryote og eukaryote celler. Men hvad er forskellene på disse membraner, og hvilke kræfter er det, der er årsagen til, at AMPer bindes til prokaryote membraner?
Biologiske membraner består af lipider (fedtstoffer). Lipider i membraner er kendetegnet ved at indeholde både en hydrofob og hydrofil del. Sådanne molekyler kaldes for
amfipatiske molekyler. I forbindelse med dette projekt er den hydrofobe del mindre interessant, idet det er den hydrofile del af lipiderne, der er afgørende for, hvorvidt AMPer virker på bakterier eller mennesker. Dette skyldes, at det er den hydrofile del af lipiderne, der vender ud mod omgivelserne, og det er derfor dem, de AMPer skal vekselvirke med.
Den mest grundlæggende egenskab hos de lipider man finder i cellemembranen, er, at de er amfipatiske. Den hydrofobe del kan have varierende længde og være mere eller mindre mættet. Den hydrofile del indeholder ladede grupper, f.eks. fosfat (PO4-) eller ammoniak (NH3+). Men alt afhængigt af antallet af positive og negative grupper vil forskellige membraner have forskellige ladninger. Hvis der nu f.eks. kun er en negativ fosfatgruppe i de lipider, der opbygger en given membran, vil membranen være negativ. Omvendt, hvis der er både en fosfatgruppe (-1 i ladning) og en ammoniakgruppe (+1 i ladning), vil membranen være neutralt ladet. Disse neutrale lipider kaldes for zwitterioniske lipider.
Den mest udbredte gruppe af membranlipider indeholder en fosfation i det hydrofile hoved enten alene eller sammen med en anden ion. Denne gruppe af lipider kalder man for fosfolipider. Deres generelle struktur er vist i Figur 1, sammen med eksempler på enkelte lipider i denne katagori.
|
R |
Navn |
Ladning |
Primært |
| H3N+-CH2-CH2- |
Fosfat-
idylethanolamin |
0 |
eukaryoter |
| CH2OH-CHOH-CH2- |
Fosfat-
idylglycerol |
-1 |
prokaryoter |
| (H3C)3N+-CH2-CH2- |
Fosfat-
idylcholin |
0 |
prokaryoter og
eukaryoter |
|
R |
Navn |
Ladning |
Primært |
| +N(CH3)3-CH2-CH2- |
Sphingomyelin
|
0 |
eukaryoter |
|
Navn |
Ladning |
Primært |
|
Difosfatidylglycerol |
-2 |
prokaryoter |
Figur 1: Strukturen af forskellige fosfolipider.
Denne diversitet i lipidernes opbygning er afgørende for, om AMP virker på en given organisme. De lipider, der findes i den prokaryote membran, er primært negativt ladede, mens de der findes i den eukaryote membran, ofte er neutralt ladet (Figur 1). Det skal understreges, at der hos begge findes en væld af andre lipider, men de i Figur 1 nævnte udgør størstedelen af membranernes lipidindhold og er derfor bestemmende for membranens ladning.
Idet AMP er positivt ladet (kationiske), vil de kun bindes til membraner, der er negativt ladet. Dette sikrer, at de ikke bindes til eukaryote membraner, der primært består af zwitterioniske lipider med en nettoladning på 0.
Ud over at prokaryote membraner består af negativt ladede lipider, så er der forskel på grampositive og gramnegative prokaryoter (Figur 2). Gramnegative bakterier har et lag af negativt ladede kulhydrater uden på deres ydre membran. Disse er kovalent bundet til specielle lipider, der udgør det yderste lag af de to lag lipider i den yderste membran. Derfor hedder dette lag kreativt nok for LipoPolySakkarid, ellers LPS. Til LPS er der bundet fosfatgrupper, som gør cellens overflade negativ. Derfor er det for de gramnegative bakteriers vedkommende primært LPS, der er ansvarlig for, at AMP bindes til disse bakterier.
Figur 2: Strukturen af Lipopolysakkarid og forskellen på gramnegative og grampositive bakterier.
Konklusionen er altså, at AMP bindes til prokaryote membraner, fordi de delvis består af negativt ladede lipider. For de gramnegative bakterier skyldes bindingen primært tilstedeværelsen af LPS.
Da AMP ligesom lipiderne er amfipatiske, vil der også være en svag tiltrækning til eukaryote membraner, fordi membranen og AMP begge har hydrofobe regioner, som tiltrækker hinanden. Men kigger man på, hvor stærke sådanne hydrofobe interaktioner er i forhold til elektrostatiske ionbindinger, så er sidstnævnte mange, mange gange stærkere. Se nedenstående link. Resultatet er, at AMP vil bindes til de prokaryote membraner (Figur 3).
Læs mere
Styrken af forskellige bindingstyper
Her kan man se en masse om forskellige bindinstyper. Flot illustreret.
Alt om lipider
I dette bibliotek finder man meget om de enkelte lipider. Man skal dog præcist vide, hvad man leder efter for at kunne bruge dette bibliotek, da det er lavet til forskere. Men det er et godt sted at finde gode tegninger og illustrationer.