5.9: Wprowadzenie do białek błonowych

Błona komórkowa lub błona plazmatyczna to ciągle zmieniający się krajobraz. Opisuje się go jako płynną mozaikę, w której różne makrocząsteczki są osadzone w dwuwarstwie fosfolipidowej. Wśród makrocząsteczek znajdują się białka. Zawartość białka różni się w zależności od typu komórki. Na przykład wewnętrzne błony mitochondrialne zawierają ~76% zawartości białka, podczas gdy mielina zawiera ~18% zawartości białka. Poszczególne komórki zawierają wiele rodzajów białek błonowych – czerwone krwinki zawierają ponad 50 – a różne typy komórek mają odrębne zestawy białek błonowych.

Białka błonowe pełnią szeroki zakres funkcji. Na przykład mogą to być kanały lub nośniki transportujące substancje, enzymy pełniące role metaboliczne lub receptory, które wiążą się z przekaźnikami chemicznymi. Podobnie jak lipidy błonowe, większość białek błonowych zawiera regiony hydrofilowe (atrakcyjne dla wody) i hydrofobowe (odpychające wodę). Obszary hydrofilowe są wystawione na działanie obszarów zawierających wodę wewnątrz komórki, na zewnątrz komórki lub w obu. Regiony hydrofobowe są zwrócone w stronę hydrofobowych ogonów fosfolipidów w dwuwarstwie błonowej.

Białka błonowe można sklasyfikować według tego, czy są osadzone (integralne), czy związane z błoną komórkową (obwodowe). Większość białek integralnych to białka transbłonowe, które przechodzą przez obie warstwy fosfolipidowe i obejmują całą błonę. Ich hydrofilowe regiony rozciągają się z obu stron błony, skierowane w stronę cytozolu z jednej strony i płynu zewnątrzkomórkowego z drugiej. Natomiast regiony hydrofobowe składają się ze zwiniętych grup aminokwasowych (α-helisy lub β-beczki). Integralne białka monotopowe są przyłączone tylko do jednej strony błony.

Białka obwodowe nie są osadzone w dwuwarstwie fosfolipidowej i nie rozciągają się do jej hydrofobowego rdzenia. Zamiast tego tymczasowo przylegają do zewnętrznych lub wewnętrznych powierzchni błony, przyłączone do integralnych białek lub fosfolipidów. Białka błonowe, które wystają z zewnętrznej powierzchni komórki, często przenoszą łańcuchy węglowodanowe, tworząc glikoproteiny. Niektóre glikoproteiny ułatwiają rozpoznawanie między komórkami, działając jako “znaczniki identyfikacyjne”, które mogą być rozpoznawane przez białka błonowe innych komórek.