Single-Pass-Transmembranproteine

Integrale Membranproteine sind eng mit der Zellmembran verbunden und spielen eine entscheidende Rolle bei der Zellkommunikation, der Signalübertragung, der Adhäsion und dem Transport von Molekülen. Einige integrale Membranproteine befinden sich nur in einer der beiden Membranmonoschichten. Beispielsweise ist das Enzym Fettsäureamid-Hydrolase auf der zytoplasmatischen Membranmonoschicht zu finden. Eine andere Art von integralen Membranproteinen, die auch als Transmembranproteine bezeichnet werden, durchqueren dagegen die Membran. Transmembranproteine enthalten zytoplasmatische, die zytoplasmatischen, transmembranen und exoplasmatischen Domänen. Proteine, die nur in der Membran eingebettet sind und keine exoplasmatische oder zytoplasmatische Domäne besitzen, sind noch nicht entdeckt worden.

Single-Pass-Membranproteine enthalten wie die Rezeptortyrosinkinase nur eine transmembrane α-Helix-Domäne. Bei den meisten Membranproteinen handelt es sich bei der Transmembrandomäne um eine α-Helix mit etwa 20–30 unpolaren Aminosäuren. Diese charakteristische Aminosäuresequenz in der α-Helix der Transmembranproteine wird verwendet, um mithilfe des Hydropathiediagramms die potenziellen Transmembrandomänen zu identifizieren, die in einem Protein vorhanden sind. Die freie Energie, die erforderlich ist, um eine Aminosäure von einem wässrigen in ein Lipidmedium zu übertragen, wird zur Erstellung des Hydropathiediagramms verwendet. Die durchschnittlichen Energiewerte der Polypeptidsegmente geben Aufschluss über Transmembrandomänen, die in einem Protein möglicherweise vorhanden sind. Ein Hydropathiediagramm kann dabei helfen, festzustellen, ob es sich bei einem bestimmten Protein um ein Single-Pass- oder Multi-Pass-Membranprotein handelt.

Transmembranproteine spielen eine wesentliche Rolle bei der Interaktion einer Zelle mit der extrazellulären Umgebung. Daher sind Transmembranproteine das Ziel von mehr als 50 % der verfügbaren Arzneimittel und von großer pharmakologischer Bedeutung. Eine bessere Kenntnis der Struktur und Funktion von Transmembranproteinen kann dabei helfen, die Pathogenese verschiedener Krankheiten und die Entwicklung relevanter Arzneimittel zu verstehen.