Proteína transmembrana

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.

Unha proteína transmembrana (PT) é unha proteína que atravesa unha membrana da célula dun lado a outro asomando polos dous lados da membrana. Moitas destas proteínas funcionan como portas de entrada ou "peiraos de carga" que permiten o transporte de substancias específicas (ou impiden o doutras) através das membranas celulares, as cales entrarán na célula ou sairán (caso, por exemplo, de produtos residuais). Como resposta ao recoñecemento da forma de certas moléculas que se unen a elas, estas proteínas poden adoptar un modo especial de pregamento que leve a substancia que se vai transportar ao outro lado da membrana.

As proteínas transmembrana agréganse e precipitan en auga. Para extraelas da membrana requírense deterxentes ou solventes non polares, aínda que algúns deles (os barrís beta) poden extraerse utilizando axentes desnaturalizantes.

Representación esquemática de proteínas transmembrana:
1. proteína transmembrana en hélice α simple (proteína de membrana bitópica)
2. proteína transmembrana en hélice α politópica
3. proteína transmembrana en folla β politópica
A membrana representouse en castaño claro.

Todas as proteínas transmembrana son proteínas integrais de membrana (incluídas na membrana), pero non todas as proteínas integrais de membrana son proteínas transmembrana, xa que moitas non chegan ao outro lado da membrana.[1]

Tipos[editar | editar a fonte]

Clasificación estrutural[editar | editar a fonte]

Hai dous tipos básicos de proteínas transmembrana:[2]

  1. En hélice alfa. Estas proteínas están presentes nas membranas internas de células bacterianas Gram negativas ou na membrana plasmática dos eucariotas, e ás veces na membrana bacteriana externa.[3] Esta é a principal categoría de proteínas transmembrana. Nos humanos estímase que o 27% de todas as proteínas son proteínas de membrana en hélice alfa.[4]
  2. En barril beta. Estas proteínas encontráronse só ata agora en membranas externas de bacterias Gram negativas, paredes celulares de bacterias Gram positivas, e na membrana externa das mitocondrias e cloroplastos. Todas as proteínas transmembrana en barril beta teñen unha topoloxía sandwich (up-and-down) moi simple, que pode reflectir a súa orixe común evolutiva, e un mecanismo similar de pregado.

Clasificación topolóxica[editar | editar a fonte]

Esta clasificación refírese á posición dos dominios N- e C-terminal. Os tipos I, II, e III son moléculas dun só paso da cadea polipeptídica a través da membrana, mentres que o tipo IV son moléculas de varios pasos. As proteínas transmembrana de tipo I están ancoradas á membrana lipídica cunha secuencia áncora e os seus dominios N-terminais están dirixidos ao lume do retículo endoplasmático (RE) durante a síntese (e ao espazo extracelular, se as proteínas maduras están localizadas no plasmalema). As de tipo II e III están ancoradas cunha secuencia áncora sinal, e as de tipo II están destinadas ao lume do RE polo seu dominio C-terminal, mentres que nas de tipo III é o seu dominio N-terminal o que as destina ao lume do RE. O tipo IV subdivídese en IV-A, co dominio N-terminal destinado ao citosol, e o IV-B, co dominio N-terminal destinado ao lume.[5] As implicacións para a división nos catro tipos póñense de manifesto especialmente no momento da translocación e a tradución de proteínas en ribosomas unidos ao RE rugoso, cando as proteínas teñen que pasar a través da membrana do RE nunha dirección que depende do tipo.

Estabilidade termodinámica e pregamento[editar | editar a fonte]

Estabilidade das proteínas transmembrana en hélice α[editar | editar a fonte]

As proteínas transmembrana en hélice alfa son inusualmente estables segundo os estudos de desnaturalización térmica realizados, porque non se despregan totalmente dentro das membranas (o despregamento completo requiriría a rotura do moitos enlaces de hidróxeno da hélice α no medio non polar). Por outra parte, estas proteínas préganse incorrectamente con facilidade, debido á agregación non nativa nas membranas, transición aos estados de glóbulo fundido, formación de pontes disulfuro non nativas, ou o despregamento de rexións periféricas e bucles non regulares que son localmente menos estables

Tamén é importante definir exactamente o que é o estado despregado. O estado despregado de proteínas de membrana en micelas deterxentes é diferente do dos experimentos de desnaturalización térmica. Este estado representa unha combinación de hélices α hidrofóbicas pregadas e segmentos parcialmente despregados cubertos polo deterxente. Por exemplo, a bacteriorrodopsina "despregada" en micelas de SDS ten catro hélices α transmembrana pregadas, mentres que o resto da proteína está situada na interface micela-auga e pode adoptar diferentes tipos de estruturas anfifílicas non nativas. As diferenzas de enerxía libre entre eses estados desnaturalizados por deterxentes e os nativos son similares para estabilidades de proteínas hidrosolubles (< 10 kcal/mol).

Pregamento de proteínas transmembrana en hélice α[editar | editar a fonte]

O repregamento de proteínas transmembrana en hélice α in vitro é tecnicamente difícil. Hai relativamente poucos exemplos de experimentos que conseguisen renaturalizacións con éxito, como o da bacteriorrodopsina. In vivo todas esas proteínas están normalmente pregadas co-traducionalmente no grande translocón transmembrana. O canal translocón proporciona un ambiente moi heteroxéneo para as hélices α transmembrana nacentes. Unha hélice α anfifílica relativamente polar pode adoptar unha orientación transmembrana no translocón (aínda que estaría na superficie da membrana ou despregada in vitro), porque os seus residuos polares poden orientarse cara ao canal central cheo de auga do translocón. Este mecanismo é necesario para a incorporación de hélices α polares en estruturas de proteínas transmembrana. As hélices anfifílicas permanecen unidas ao translocón ata que a proteína é completamente sintetizada e pregada. Se a proteína permanece despregada e unida ao translocón por moito tempo, é degradada por sistemas celulares específicos de "control de calidade".

Estabilidade e pregamento de proteínas transmembrana en barril β[editar | editar a fonte]

A estabilidade de proteínas transmembrana en barril β é similar á estabilidade de proteínas hidrosolubles, segundo os estudos de desnaturalización química. O seu pregamento in vivo está facilitado por chaperonas hidrosolubles, como a proteína Skp [1].

Estruturas 3D[editar | editar a fonte]

Transportadores impulsados pola absorción de luz[editar | editar a fonte]

Transportadores impulsados por oxidorreducións[editar | editar a fonte]

Transportadores impulsados por potenciais electroquímicos[editar | editar a fonte]

  • ATPases dos tipos V e F que translocan sodio ou protóns [7]

Transportadores impulsados pola hidrólise de enlaces fosfato[editar | editar a fonte]

Transportadores (uniportadores, simportadores, antiportadores)[editar | editar a fonte]

  • Proteínas transportadoras (carriers) mitocondriais [11]
  • Superfamilia do Facilitador Maior (transportador de glicerol-3-fosfato, lactosa permease, e transportador multidrogas EmrD) [12]
  • Resistencia-nodulación-división celular (transportador AcrB de fluxo multidrogas, ver resistencia a multidrogas)[13]
  • Simportador dicarboxilato/aminoácido:catión (simportador protón glutamato) [14]
  • Antiportador catión monovalente/protón (antiportador sodio/protón 1 NhaA) [15]
  • Simportador de sodio neurotransmisor [16]
  • Transportadores de amoníaco [17]
  • Transportador drogas/metabolito (transportador de resistencia a multidrogas pequeno EmrE - as estruturas que se obtiveron foron retiradas -retractadas- por seren erradas) [18]

Canais en hélice alfa incluíndo os canais iónicos[editar | editar a fonte]

Encimas[editar | editar a fonte]

Proteínas con áncoras transmembrana en hélice alfa[editar | editar a fonte]

Barrís β compostos por unha soa cadea polipeptídica[editar | editar a fonte]

Nota: n e S son, respectivamente, o número de cadeas beta e o "número de cizalla" (shear number)[7] do barril beta.

Barrís β compostos por varias cadeas polipeptídicas[editar | editar a fonte]

Ver tamén gramicidina A [56], un péptido que forma unha hélice β transmenbrana dimérica. Tamén se segrega por bacterias Gram positivas.

Notas[editar | editar a fonte]

  1. Steven R. Goodman (2008). Medical cell biology. Academic Press. pp. 37–. ISBN 978-0-12-370458-0. http://books.google.com/books?id=WO6EVUgWw7AC&pg=PA37. Consultado o 24 November 2010.
  2. Jin Xiong (2006). Essential bioinformatics. Cambridge University Press. pp. 208–. ISBN 978-0-521-84098-9. http://books.google.com/books?id=AFsu7_goA8kC&pg=PA208. Consultado o 13 November 2010.
  3. Entre as proteínas en hélice alfa de membranas externas bacterianas están e estanina e certas lipoproteínas, e outras
  4. Almén MS, Nordström KJ, Fredriksson R, Schiöth HB (2009). "Mapping the human membrane proteome: a majority of the human membrane proteins can be classified according to function and evolutionary origin". BMC Biol. 7: 50. DOI:10.1186/1741-7007-7-50. PMC 2739160. PMID 19678920. http://www.biomedcentral.com/1741-7007/7/50.
  5. Harvey Lodish etc.; Molecular Cell Biology, Sixth edition, p.546
  6. Bracey MH, Hanson MA, Masuda KR, Stevens RC, Cravatt BF (November 2002). "Structural adaptations in a membrane enzyme that terminates endocannabinoid signaling". Science 298 (5599): 1793–6. DOI:10.1126/science.1076535. PMID 12459591.
  7. Murzin AG, Lesk AM, Chothia C (March 1994). "Principles determining the structure of beta-sheet barrels in proteins. I. A theoretical analysis". J. Mol. Biol. 236 (5): 1369–81. DOI:10.1016/0022-2836(94)90064-7. PMID 8126726. http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/0022-2836(94)90064-7.

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Outros artigos[editar | editar a fonte]

Ligazóns externas[editar | editar a fonte]