Dominio transmembrana
Un dominio transmembrana ou dominio TM ('DTM ou, en inglés, TMD) é un dominio proteico que abrangue todo o grosor da membrana. Os DTM poden constar dunha ou varias hélices alfa ou un barril beta transmembrana. Como o inerior da bicapa lipídica é hidrófobo, os residuos de aminoácidos nos DTMs adoitan ser hidrófobos, aínda que proteínas como as bombas de membrana e canles iónicas poden conter residuos polares. Os DTMs varían grandemente en tamaño e hidrofobicidade; poden adoptar propiedades específicas de orgánulos.[1]
Funcións dos dominios transmembrana
[editar | editar a fonte].png)
Os dominios transmembrana realizan múltiples funcións, entre as cales están as seguintes:
- Ancorar as proteínas transmembrana á membrana.
- Facilitar o transporte molecular de moléculas como ións e proteínas a través das membranas biolóxicas; xeralmente os residuos hidrófilos e sitios de unión nos DTMs axudan a este proceso.
- Transdución de sinais a través da membrana; moitas proteínas transmembrana, como os receptores acoplados á proteína G, reciben sinais extracelulares. Os DTMs propagan despois estes sinais a través da membrana para induciren un efecto intracelular.
- Asistir na fusión de vesículas; esta función dos DTMs non se comprende ben, pero demostrouse que son esenciais para a reacción de fusión, posiblemente como resultado de que os DTMs afectan a tensión da bicapa lipídica.[2]
- Ser mediadores no transporte e selección de proteínas transmembrana; os DTMs funcionan en tándem con sinais selectivos citosólicos, e a lonxitude e a hidrofobicidade son os determinantes principais na selección do DTM. Os DTMs máis longos e máis hidrófobos axudan á selección de proteínas na membrana celular, mentres que os DTMs máis curtos e menos hidrófobos se utilizan para reter proteínas no retículo endoplasmático e o aparato de Golgi. O mecanismo exacto deste proceso aínda se descoñece.[3]
Identificación de hélices transmembrana
[editar | editar a fonte]As hélices transmembrana son visibles en estruturas de proteínas de membrana determinadas por difracción de raios X. Poden tamén predicirse baseándose en escalas de hidrofobicidade. Como o interior da bicapa e o interior da maioría das proteínas de estrutura coñecida son hidrófobos, suponse que un requisito é que os aminoácidos que se estenden por toda a membrana sexan tamén hidrófobos. Porén, as bombas de membrana e as canles iónicas tamén conteñen numerosos residuos cargados e polares dentro dos segmentos transmembrana xeralmente non polares.
O uso da "análise de hidrofobicidade" para predicir as hélices transmembrana permite a predición á súa vez da "topoloxía transmembrana" dunha proteína; é dicir, a predición de que partes dela fan protrusión dentro da célula, que partes fan protrusión cara ao exterior e cantas veces cruza a membrana a cadea proteica.
As hélices transmembrana poden tamén ser identificados in silico usando a ferramenta bioinformática TMHMM.[4]
O papel da bioxénese das proteínas de membrana e factores de control de calidade
[editar | editar a fonte]Como a tradución de proteínas ocorre no citosol (que é un ambiente acuoso), cómpre a actuación de factores que recoñecen o DTM e o protexen no seu ambiente hostil. Tamén son necesarios factores adicionais que permiten que o DTM sexan incorporados na membrana diana (é dicir, o retículo endoplasmático ou outros orgánulos).[5] Os factores tamén detectan a pregadura incorrecta do DTM dentro da membrana e realizan funcións de control de calidade. Estes factores deben poder recoñecer un conxunto moi variable de DTMs e poden ser separados entre os activos no citosol e os activos na membrana.[5]
Factores de recoñecemento citosólicos
[editar | editar a fonte]Os factores de recoñecemento citosólico pénsase que utilizan distintas estratexias.[5] Na estratrexia cotraducional o recoñecemento e protección ou escudamento están acoplados á síntese de proteínas. Os estudos de asociación de todo o xenoma indican que a maioría de proteínas de membrana que teñen como destino o retículo endoplasmático son conducidas por unha partícula de recoñecemento do sinal que está unida ao túnel de saída do ribosómico e inicia o recoñecemento e o escudamento a medida que se traduce a proteína. A segunda estratexia implica proteínas ancoradas por medio dunha cola, definidas por un só DTM localizadas preto ao carboxilo terminal da proteína de membrana. Unha vez que se completa a tradución, o DTM ancorado por unha cola permanece no túnel de saída ribosómico, e unha ATPase intervén en determinar o destino cara ao retículo endoplasmático. Exemplos de factores lanzadeira son o TRC40 en eucariotas superiores e o Get3 en lévedos. Ademais, os factores que se unen ao DTM protexen contra a agregación e outras interaccións distorsionadoras. A SGTA e a calmodulina son dous factores de unión a DTM xerais ben coñecidos. O control de calidade de proteínas de membrana implica factores de unión ao DTM que están ligados ao sistema de ubiquitinación e proteosoma.
Factores de recoñecemento de membrana
[editar | editar a fonte]Unha vez transportados, os factores axudan á inserción do DTM a través da capa hidrófila do grupo "cabeza" de fosfato da membrana de fosfolípidos.[5] Os factores de control de calidade debe poder discernir a función e a topoloxía, así como facilitaren a extracción ao citosol. A partícula de recoñecemento de sinal transporta as proteínas de membrana á canle de translocación Sec, situando o túnel de saída proximal do ribosoma no poro central do translocón e minimizando a exposición do DTM no citosol. As insertases poden tamén mediar na inserción do DTM na bicapa lipídica. Entre as insertases están a YidC bacteriano, a Oxa1 mitocondrial e a Alb3 do cloroplasto, todas as cales están relacionadas evolutivamente. As familias de encimas con secuencia conservada Hrd1 e Derlin son exemplos de factores de control de calidade unidos á membrana.
Exemplos
[editar | editar a fonte]- As tetraspaninas teñen 4 dominios transmembrana conservados.
- As proteínas do locus o do mildio (mlo) teñen 7 dominios transmembrana conservados que codifican hélices alfa.[6]
Notas
[editar | editar a fonte]- ↑ Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2002). "Membrane Proteins". Molecular Biology of the Cell. 4ª edición (en inglés).
- ↑ Langosch, D.; Hofmann, M.; Ungermann, C. (abril de 2007). "The role of transmembrane domains in membrane fusion". Cellular and Molecular Life Sciences 64 (7–8): 850–864. ISSN 1420-682X. PMC 11136198. PMID 17429580. doi:10.1007/s00018-007-6439-x.
- ↑ Cosson, Pierre; Perrin, Jackie; Bonifacino, Juan S. (2013-10-01). "Anchors aweigh: protein localization and transport mediated by transmembrane domains". Trends in Cell Biology (en inglés) 23 (10): 511–517. ISSN 0962-8924. PMC 3783643. PMID 23806646. doi:10.1016/j.tcb.2013.05.005.
- ↑ Krogh A, Larsson B, von Heijne G, Sonnhammer EL (xaneiro de 2001). "Predicting transmembrane protein topology with a hidden Markov model: application to complete genomes". Journal of Molecular Biology 305 (3): 567–80. PMID 11152613. doi:10.1006/jmbi.2000.4315.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 Guna, Alina; Hegde, Ramanujan S. (2018-04-23). "Transmembrane Domain Recognition during Membrane Protein Biogenesis and Quality Control". Current Biology 28 (8): R498–R511. ISSN 1879-0445. PMID 29689233. doi:10.1016/j.cub.2018.02.004.
- ↑ Devoto A, Hartmann HA, Piffanelli P, Elliott C, Simmons C, Taramino G, et al. (xaneiro de 2003). "Molecular phylogeny and evolution of the plant-specific seven-transmembrane MLO family". Journal of Molecular Evolution 56 (1): 77–88. Bibcode:2003JMolE..56...77D. PMID 12569425. doi:10.1007/s00239-002-2382-5.
