5.9: Interazioni tra proteine

La membrana cellulare - o membrana plasmatica - è un paesaggio in continua evoluzione. È descritto come un mosaico fluido con varie macromolecole incorporate nel bistrato fosfolipidico. Tra le macromolecole ci sono le proteine. Il contenuto proteico varia a seconda dei tipi di cellule. Ad esempio, le membrane interne mitocondriali contengono il 76%, mentre la mielina contiene un contenuto proteico del 18%. Le singole cellule contengono molti tipi di proteine della membrana, le cellule rosse del sangue contengono oltre il 50 %, e diversi tipi di cellule ospitano insiemi distinti di proteine della membrana.

Le proteine della membrana hanno funzioni ad ampio raggio. Per esempio, possono essere canali o portatori che trasportano sostanze, enzimi con ruoli metabolici, o recettori che si legano amessaggeri chimici.

Come i lipidi della membrana, la maggior parte delle proteine della membrana contiene regioni idrofile (amanti dall'acqua) e idrofobiche (fobiche dell'acqua). Le aree idrofile sono esposte a soluzioni contenenti acqua all'interno della cellula, all'esterno della cellula o entrambe. Le regioni idrofobiche si affacciano sulle code idrofobiche dei fosfolipidi all'interno del bistrato della membrana.

Le proteine della membrana possono essere classificate in base al fatto che siano incorporate (integrali) o associate alla membrana cellulare (periferiche).

La maggior parte delle proteine integrali sono proteine transmembrana, che attraversano entrambi gli strati fosfolipidici, coprendo l'intera membrana. Le loro regioni idrofile si estendono da entrambi i lati della membrana, affrontando il citosol da un lato e il fluido extracellulare dall'altro. Le loro regioni idrofobiche sono costituite da gruppi di amminoacidi "coiled" (arrotolati) (ad alpha-elica o beta-barrels). Le proteine monotopiche integrali sono attaccate a un solo lato della membrana.

Le proteine periferiche non sono incorporate nel bistrato fosfolipidico e non si estendono nel suo nucleo idrofobico. Invece, aderiscono temporaneamente alle superfici esterne o interne della membrana, attaccate a proteine integrali o fosfolipidi.

Le proteine della membrana che si estendono da una superficie esterna cellulare spesso trasportano catene di carboidrati, formando glicoproteine. Alcune glicoproteine facilitano il riconoscimento cellulare-cellulare funzionando come tag di ID che possono essere riconosciuti dalle proteine della membrana di altre cellule.

- [Istruttore] Le proteine nella membrana di plasma

sono fondamentali per le normali funzioni cellulari

e queste proteine si dividono in due macro categorie.

Le proteine integrali si inseriscono parzialmente

o interamente attraverso la membrana o, in alcuni casi,

sono strettamente legate a un'altra proteina integrale.

Le proteine periferiche non attraversano la membrana,

ma sono invece collegate alla membrana

tramite interazioni deboli con le proteine integrali.

Le proteine integrali sono generalmente molecole anfipatiche

e contengono delle aree che sono

idrofile, ossia che sono attratte dall'acqua,

e regioni che sono idrofobiche, ossia repellenti all'acqua.

Le regioni idrofile delle proteine integrali

sono orientate verso l'esterno della membrana di plasma,

rivolte o verso il citoplasma all'interno della cellula

o verso il fluido extracellulare al suo esterno.

Le regioni idrofobiche, invece, sono situate in prossimità

delle estremità lipidiche del doppio strato fosfolipidico.

Le proteine transmembrana, un tipo di proteina integrale

che si estende per tutta la membrana di plasma,

spesso hanno un ruolo importante nel trasportare le molecole

o gli ioni attraverso la membrana,

o come recettori che azionano i segnali a cascata

all'interno della cellula.

La porzione della proteina che passa attraverso la membrana

può essere una singola elica alfa, multiple eliche alfa,

o un ampio barile β, contente un poro.

Alcune proteine sono inoltre in possesso di una catena

lipidica che le aiuta a restare ancorate alla membrana.

Le proteine periferiche interagiscono con la membrana

contattando le proteine integrali

o altre strutture che si trovano

nella membrana.

Spesso svolgono ruoli importanti

nel dare segnali all'interno della cellula

e devono quindi potersi dissociare facilmente

per poter svolgere le loro funzioni.