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5.9:

Asociaciones de proteínas

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Introduction to Membrane Proteins

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– [Instructor] Las proteínas en la membrana plasmática son son esenciales para el funcionamiento celular normal y las proteínas se dividen en dos categorías principales. Las proteínas integrales se insertan parcial o completamente a través de la membrana, o en algunos casos, se enlazan estrechamente a otra proteína integral. Las proteínas periféricas, no atraviesan la membrana, pero en cambio están unidas a la membrana por interacciones más débiles con las proteínas integrales. Las proteínas integrales generalmente son moléculas anfipáticas. Esto significa que contienen regiones que son hidrofílicas, atraídas al agua, y regiones que son hidrofóbicas, repelentes al agua. Las regiones hidrofílicas de una proteína integral orienta al exterior de la membrana plasmática, enfrentando al citoplasma dentro de la célula o a fluido extracelular en el exterior, mientras que las regiones hidrofóbicas se encuentran próximas a las colas de los lípidos de la bicapa fosfolípida. Las proteínas transmembranales, un tipo de proteína integral que se extienden por toda la membrana plasmática, a menudo tienen funciones importantes para transportar moléculas o iones a través de la membrana, o como receptores que desencadenan cascadas de señales dentro de la célula. La porción de proteína que atraviesa la membrana puede ser un solo hélice alfa, varios hélices alfa, o un barril beta más grande que contiene un poro. Algunas proteínas también procesan una cadena de lípidos para ayudar a ensanchar la membrana. Las proteínas periféricas interactúan con la membrana al tener contacto con proteínas integrales o al tener contacto con otras estructuras que se encuentran en la membrana. A menudo tienen funciones importantes para señalizar dentro de la célula, por eso necesitan disasociarse fácilmente para cumplir sus funciones.

5.9:

Asociaciones de proteínas

La membrana celular o la membrana plasmática es un paisaje en constante cambio. Se describe como un mosaico fluido como varias macromoléculas están incrustadas en la bicacapa de fosfolípidos. Entre las macromoléculas se encuentran las proteínas. El contenido de proteínas varía según el tipo de células. Por ejemplo, las membranas internas mitocondriales contienen un 76 %, mientras que la mielina contiene un 18 % de contenido proteico. Las células individuales contienen muchos tipos de proteínas de membrana que contienen más de 50 y diferentes tipos de células albergan conjuntos de proteínas de membrana distintos.

Las proteínas de membrana tienen funciones de amplio alcance. Por ejemplo, pueden ser canales o portadores que transportan sustancias, enzimas con roles metabólicos o receptores que se unen a mensajeros químicos.

Al igual que los lípidos de membrana, la mayoría de las proteínas de membrana contienen regiones hidrófilas (amantes del agua) e hidrofóbicas (que teman el agua). Las áreas hidrófilas están expuestas a una solución que contiene agua dentro de la célula, fuera de la célula o ambas. Las regiones hidrófobas se enfrentan a las colas hidrofóbicas de los fosfolípidos dentro de la bicapia de membrana.

Las proteínas de membrana se pueden clasificar por si están incrustadas (integrales) o asociadas con la membrana celular (periférica).

La mayoría de las proteínas integrales son proteínas transmembranas, que atraviesan ambas capas de fosfolípidos, abarcando toda la membrana. Sus regiones hidrófilas se extienden desde ambos lados de la membrana, frente al citosol por un lado y el líquido extracelular en el otro. Sus regiones hidrófobas consisten en grupos de aminoácidos enrollados (-helices o barriles de 2o). Las proteínas monotópicas integrales se unen a un solo lado de la membrana.

Las proteínas periféricas no están incrustadas en la bicacap de fosfolípidos y no se extienden en su núcleo hidrófobo. En su lugar, se adhieren temporalmente a las superficies externas o internas de la membrana, unidas a proteínas integrales o fosfolípidos.

Las proteínas de membrana que se extienden desde una superficie externa de células a menudo llevan cadenas de carbohidratos, formando glicoproteínas. Algunas glicoproteínas facilitan el reconocimiento de células celulares al funcionar como etiquetas de ID que pueden ser reconocidas por las proteínas de membrana de otras células.

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).