Proteinele membranare

Proteinele membranare

Majoritatea membranelor plasmatice conțin 50% lipide și 50% proteine, iar lanțurile hidrocarbonate ale glicolipidelor și glicoproteinelor reprezinta abia 5-10%. Deoarece proteinele sunt mai mari decat lipidele 1 molecula de proteine corespunde la 50-100 de molecule lipidice.

Realitatea biologica este insa diversa existand și excepții de la aceste valori. De exemplu la nivelul tecii de mielina procentul de masa pentru lipide este de ~80, iar cel al proteinelor de numai ~20.

De evidențiat, pentru situația diametral opusa, compoziția de la nivelul membrane mitocondriale interne unde lipidele reprezinta ~20%, iar proteinele ~80%. Putem enunța o regula de principiu, care sugereaza corespondența intre raportul lipide/proteine dintr-o membrana și importanța funcționala a acesteia:

(i)          cu cat funcțiile metabolice ale unei membrane (sau porțiuni - ceea ce se definește ca microdomeniu, sau domeniu - dintr-o membrana) sunt mai accentuate, cu atat conținutul de proteine al acelei membrane este mai ridicat și

(ii)        (ii) cu cat rolul de bariera al unei membrane trebuie sa se manifeste mai pregnant, cu atat conținutul in lipide este mai crescut.

Clasificari ale proteinelor membranare

O prima clasificare a proteinelor membranare se face in funcție de poziția lor fața de bistratul   lipidic, care permite imparțirea acestora doua mari categorii:

1. Proteine periferice, sau extrinseci: acele proteine care se afla atașate de o parte și de alta a bistratului lipidic, interacționand in principal cu capetele hidrofile ale lipidelor, sau cau alte proteine;

2. Proteine integrale, sau intrinseci: acele proteine care sunt cufundate in bistratul lipidic, strabatandu-l complet, sau parțial. ~75% din proteinele unei membrane

Proteinele periferice reprezinta, in general, ~25% din proteinele unei membrane, sunt extractibile cu soluții saline, sau agenți chelatori, au caracter hidrofil (dupa extragere nu sunt asociate cu lipide și iși pastreaza solubilitatea in apa).

In funcție de foița bistratului lipidic caruia (careia) ii sunt asociate se clasifica in:

Ectoproteine (proteine periferice asociate foiței externe a bistratului, așadar expuse la exteriorul membranei celulare sau pe fața luminala a membranelor organitelor)

Endoproteine (proteine periferice asociate foiței interne a bistratului, așadar expuse pe versantul citoplasmatic al membranelor și endomembranelor).

Au fost evidențiate atașari mai ferme ale proteinelor periferice la bistratul lipidic, prin conjugari (stabilirea de legaturi covalente) cu componente lipidice, glicolopidice (3,4).

Altele sunt in legaturi necovalente cu alte protein transmembranare și sunt numite proteine  periferice (5,6)

La proteinele transmembranare   se definesc trei domenii structurale:

(i)    ectodomeniu (porțiunea expusa pe versantul extern al membranei),

(ii)  endodomeniu (porțiunea expusa pe versantul intern al membranei) și

(iii)          domeniu transmembranar (porțiunea ce strabate bistratul lipidic).

In ceea ce privește modul de organizare structurala a ecto- și endodomeniilor lanțurile proteice se pot impacheta, in aceste zone, atat in porțiuni de α-helixuri cat și in β-pliuri, așa cum se intampla cu toate proteinele.

Proteinele transmembranare se pot clasifica și pe baza altor criterii. Astfel, in funcție de numarul de treceri ale lanțului polipeptidic prin planul membranei ele se impart in (i) unipas (o singura trecere) și (ii) multipas (mai multe treceri). Este lesne de ințeles ca proteinele structurate ca β-pliuri la nivelul domeniului transmembranar (porinele) nu pot fi unipas.

In același timp existența ecto- și endoproteinelor sporește asimetria structurala a organizarii moleculare a membranelor, accentuata și de prezența proteinelor transmembranare cu ectodomeniul diferit de endodomeniu, ca și prin caracterul asimetric al organizarii lanțului polipeptidic caruia ii putem asocia caracteristici vectoriale (origine, direcție, sens).