Back to chapter

5.9:

Eiwitverbindingen

JoVE Core
Biology
This content is Free Access.
JoVE Core Biology
Introduction to Membrane Proteins

Languages

Share

– [Instructeur] Eiwitten in het plasmamembraan zijn van cruciaal belang voor de normale celfunctie en membraaneiwitten vallen in twee hoofdcategorieën. Integrale eiwitten worden gedeeltelijk of volledig door het membraan ingebracht. Of zijn in sommige gevallen zeer nauw gebonden aan een ander integraal eiwit. Perifere eiwitten passeren het membraan niet, maar worden in plaats daarvan aan het membraan gekoppeld door zwakkere interacties met integrale eiwitten. Integrale eiwitten zijn meestal amfipatische moleculen. Dit betekent dat ze gebieden bevatten die hydrofiel zijn, aangetrokken door water. En gebieden die hydrofoob zijn, waterafstotend. De hydrofiele gebieden van een integraal eiwit oriënteren zich naar de buitenkant van het plasmamembraan. Gericht naar het cytoplasma in de cel of de extracellulaire vloeistof aan de buitenkant. Terwijl hydrofobe gebieden worden gevonden in de nabijheid van de lipide-staarten van de fosfolipide dubbellaag. Transmembraan-eiwitten, een type integraal eiwit dat het gehele plasmamembraan overspant, zijn vaak belangrijk bij het transport van moleculen of ionen door het membraan. Of als receptoren die signaalcascades in de cel activeren. Het deel van het eiwit dat door het membraan passeert, kan een enkele alfahelix, meerdere alfahelices of een groot bèta-vat met een porie zijn. Sommige eiwitten bezitten ook een lipideketen om het membraan te verankeren. Perifere eiwitten interageren met het membraan door contact te maken met integrale eiwitten of door contact te maken met andere structuren die in het membraan worden gevonden. Ze zijn vaak belangrijk bij het signaleren in de cel, dus moeten ze gemakkelijk dissociëren om hun functies uit te voeren.

5.9:

Eiwitverbindingen

Het celmembraan – of plasmamembraan – veranderd continue. Het wordt beschreven als een vloeibaar mozaïek, omdat verschillende macromoleculen, zoals eiwitten, in de fosfolipide dubbellaag ingebed zijn. Het eiwitgehalte hangt af van het type cel. Mitochondriale binnenmembranen bevatten bijvoorbeeld ~76% eiwit, terwijl myeline ~18% eiwit bevat. In elke cel komen verscheidene membraaneiwitten voor – rode bloedcellen bevatten bijvoorbeeld meer dan 50 soorten – en zijn afhankelijk van het type cel.

Membraaneiwitten hebben uiteenlopende functies. Ze kunnen bijvoorbeeld een kanaal vormen of als transporter fungeren om stoffen door het membraan te transporteren, of ze kunnen met behulp van metabolische enzymen of receptoren zich binden aan chemische boodschappers.

Net als membraanlipiden bevatten de meeste membraaneiwitten hydrofiele (waterminnende) en hydrofobe (waterafstotende) gebieden. De hydrofiele gebieden kunnen binnenin de cel of buiten de cel voorkomen. De hydrofobe gebieden bevinden zich in de hydrofobische staarten van fosfolipiden in de membraandubbellaag.

Membraaneiwitten kunnen verdeeld worden in twee groepen, eiwitten die ingebed zijn in het membraan (integrale mebraaneiwitten) of eiwitten die gekoppeld zijn het aan celmembraan (perifere membraaneiwitten).

De meeste integrale eiwitten zijn transmembrane eiwitten, die beide fosfolipidenlagen doorkruisen en het hele membraan overspannen. Hun hydrofiele gebieden strekken zich uit over het hele membraan, en staat in contact met het cytosol aan de ene kant en de extracellulaire vloeistof aan de andere kant. Hun hydrofobe gebieden bestaan uit opgerolde aminozuurgroepen (α-helices of β-barrels). Integrale monotopische eiwitten bevinden zich slechts aan één kant van het membraan.

Perifere eiwitten zijn niet ingebed in de fosfolipide dubbellaag en strekken zich niet uit tot in de hydrofobe kern. In plaats daarvan hechten ze zich tijdelijk aan de buiten- of binnenkant van het membraan, waar ze gebonden zijn aan integrale eiwitten of fosfolipiden.

Membraaneiwitten die op het buitenoppervlak van een cel bevatten vaak koolhydraatketens, waardoor glycoproteïnen worden gevormd. Sommige glycoproteïnen fungeren als "ID-tag&quot, waardoor cellen gemakkelijker door een membraaneiwitten van andere cellen herkend kunnen worden.

Suggested Reading

  1. Vinothkumar, K.R., Henderson, R. Structures of Membrane Proteins. Quarterly Reviews of Biophysics. 43 (1), 65-158 (2010).
  2. Ferris, S.P., Kodali, V.K., Kaufman, R.J. Glycoprotein Folding and Quality-Control Mechanisms in Protein-Folding Diseases. Disease Models & Mechanisms. 7 (3), 331-341 (2014).
  3. Lomize, A.L, Pogozheva, I.R. Lomize, M.A., Mosberg, H.I. The Role of Hydrophobic Interactions in Positioning of Peripheral Proteins in Membranes. BMC Structural Biology. 7, 44 (2007).