מבוא לחלבוני ממברנה

66.2K views01:16 min

חלבונים בקרום התא הינם קריטיים לתפקוד תא רגיל, וחלבוני הקרום מתחלקים לשתי קטגוריות עיקריות. חלבונים אינטגרלים חודרים באופן חלקי או מלא דרך הקרום, או במקרים מסוימים נקשרים חזק מאוד לחלבון אינטגרלי נוסף. חלבונים פריפראליים לא חוצים את הקרום, אלא מקושרים לקרום באינטראקציות חלשות יותר עם חלבונים אינטגרלים.

חלבונים אינטגרלים הם בדרך כלל מולקולות אמפיפטיות. פירוש הדבר שהם מכילים אזורים הידרופיליים, שנמשכים למים, ואזורים הידרופוביים, שדוחים מים. האזורים ההידרופיליים של חלבון אינטגרלי הם בכוון החלק החיצוני של קרום התא, ופונים או אל הציטופלזמה שבתוך התא או אל הנוזל החוץ-תאי שבחוץ, בעוד האזורים ההידרופוביים נמצאים בקרבת הזנבות הליפידיים של הדו-שכבה הפוספוליפידית.

חלבונים טראנסממברנלים, אחד מסוגי חלבון אינטגרלי המשתרע על כל קרום התא, הם לרוב בעלי תפקידים חשובים כנשאים של מולקולות או יונים דרך הקרום, או כקולטנים היוזמים מעבר מוגבר של אותות בתוך התא. חלק החלבון העובר דרך הקרום יכול להיות סליל אלפא יחיד, מספר רב של סלילי אלפא, או חבית בטא גדולה יותר בעלת נקבובית. לחלק מהחלבונים יש גם שרשרת ליפידית כדי לסייע בעגינה לקרום.

חלבונים פריפריאליים מקיימים אינטראקציה עם הקרום על-ידי יצירת קשר עם חלבונים אינטגרלים, או על-ידי יצירת קשר עם מבנים אחרים הנמצאים בקרום. לרוב יש להם תפקידים חשובים בהעברת אותות בתוך התא, כך שהם צריכים להתנתק בקלות כדי לבצע את תפקידם.

Overview

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ממברנת התא, או קרום הפלזמה, היא נוף משתנה ללא הרף. הוא מתואר כפסיפס נוזלי שבו משובצות מקרו-מולקולות שונות בשכבת הפוספוליפידים. בין המקרומולקולות יש חלבונים. תכולת החלבון משתנה בין סוגי התאים. לדוגמה, הממברנות הפנימיות של המיטוכונדריה מכילות ~76% תכולת חלבון, בעוד המיאלין מכיל ~18% תכולת חלבון. תאים בודדים מכילים סוגים רבים של חלבוני ממברנה תאי דם אדומים מכילים למעלה מ-50 ולסוגי תאים שונים יש ערכות חלבון ממברנות שונות.

לחלבוני ממברנה יש תפקידים רחבי טווח. למשל, הם יכולים לשמש כתעלות או להיות נשאים שמעבירים חומרים, אנזימים בעלי תפקידים מטבוליים או קולטנים הנקשרים לשליחים כימיים. כמו שומני הממברנה, רוב חלבוני הממברנה מכילים אזורים הידרופיליים (אוהבי במים) והידרופוביים (דוחי מים). האזורים ההידרופיליים חשופים לאזורים המכילים מים בתוך התא, מחוץ לתא או שניהם. האזורים ההידרופוביים פונים אל זנבות הידרופוביים של פוספוליפידים בתוך שכבת הממברנה הדו-שכבתית.

ניתן לסווג חלבוני ממברנה לפי האם הם מוטבעים (אינטגרליים) או קשורים לממברנת התא (פריפריאליים). רוב החלבונים האינטגרליים הם חלבונים טרנסממברניים, שחוצים את שתי שכבות הפוספוליפידים ומתפרשים על כל הממברנה. האזורים ההידרופיליים שלהם משתרעים משני צידי הממברנה, פונים לציטוזול מצד אחד ולנוזל החוץ-תאי מצד שני. לעומת זאת, האזורים ההידרופוביים מורכבים מקבוצות חומצות אמינו מפותלות (סלילים או חביות). חלבונים מונוטופיים אינטגרליים מחוברים רק לצד אחד של הממברנה.

חלבוני ממברנה פריפריאליים אינם משובצים בדו-שכבת הפוספוליפידים ואינם משתרעים לתוך הליבה ההידרופובית שלה. במקום זאת, הם נצמדים זמנית למשטחים החיצוניים או הפנימיים של הממברנה, מחוברים לחלבונים אינטגרליים או פוספוליפידים. חלבוני ממברנה המשתרעים ממשטח חיצוני של התא נושאים לעתים קרובות שרשראות פחמימות, ויוצרים גליקופרוטאין. חלק מהגליקופרוטאינים מקלים על זיהוי תא לתא על ידי תפקוד כתגים שניתן לזהות על ידי חלבוני ממברנה של תאים אחרים.