Las proteínas periféricas de la membrana del son las proteínas que se adhieren solamente temporalmente a la membrana biológica con la cual son asociadas. La fijación de estas moléculas a las proteínas integrales de la membrana o penetra las regiones periféricas del bilayer del lípido. Las subunidades reguladoras de la proteína de muchos canales del ion y de los receptores de la transmembrana por ejemplo, se pueden definir como proteínas periféricas de la membrana. En contraste con las proteínas integrales de la membrana, las proteínas periféricas de la membrana tienden a recoger en el componente soluble en agua, o la fracción, de todas las proteínas extraídas durante un procedimiento de la purificación de la proteína. Las proteínas con las anclas GPI son una excepción a esta regla y pueden tener características de la purificación similares a las de las proteínas integrales de la membrana

El accesorio reversible de proteínas a las membranas biológicas ha demostrado para regular la señalización de la célula y muchos otros acontecimientos celulares importantes, a través de una variedad de mecanismos. Por ejemplo, la asociación cercana entre muchas enzimas y membranas biológicas puede traerlas en gran proximidad con su substrato del lípido (s). ¡El atascamiento de la membrana puede también promover el cambio, la disociación, o los cambios conformacionales dentro de muchos dominios estructurales de la proteína, dando por resultado una activación de su actividad biológica. Además, la colocación de muchas proteínas se localiza a las superficies internas o externas o a los prospectos de su membrana residente. Esto facilita el montaje de los complejos de la multi-proteína aumentando la probabilidad de cualquier interacción apropiada de la proteína-proteína.

El atar de proteínas periféricas al bilayer del lípido

Las proteínas periféricas de la membrana pueden obrar recíprocamente con otras proteínas o directo con el bilayer del lípido. En el 3ultimo caso, entonces se conocen como proteínas amphitropic del . Algunas proteínas, tales como G-proteínas y ciertas cinasas de proteína obran recíprocamente con las proteínas de la transmembrana y el bilayer del lípido simultáneamente. Algunas hormonas del polipéptido, los péptidos antimicrobianos, y las neurotoxinas acumulan en la superficie de la membrana antes de la situación y de obrar recíprocamente con sus blancos del receptor de la superficie de la célula, que pueden ellos mismos ser proteínas periféricas de la membrana. ¡

El bilayer que forma la membrana de la superficie de la célula consiste en una región hidrofóbica de base interna intercalada entre dos regiones de Hydrophilicity uno en la superficie interna y uno del fosfolípido en la superficie externa de la membrana celular (véase el artículo del bilayer del lípido para una descripción estructural más detallada de la membrana celular). Las superficies internas y externas, o las regiones diedras, de bilayers modelo del fosfolípido se han demostrado para tener un grueso de alrededor 8 10 al Å, aunque ésta pueda ser más ancha en las membranas biológicas que incluyen granes cantidades de los gangliósidos o de Lipopolysaccharides La región hidrofóbica de base interna de las membranas biológicas típico puede tener un grueso de alrededor 27 a 32 Å, según lo estimado por la pequeña dispersión de radiografía del ángulo (SAXS) . La región del límite entre la base interna hidrofóbica y las regiones diedras hidrofílicas es muy estrecha, aproximadamente 3Å, (véase el artículo del bilayer del lípido para una descripción de sus grupos químicos componentes). Trasladándose hacia fuera lejos de la región hidrofóbica de base y a la región hidrofílica diedra, la concentración eficaz de agua cambia rápido a través de esta capa de límite, de casi cero a una concentración alrededor 2 M . ¡Los grupos del fosfato dentro de bilayers del fosfolípido se hidratan o se saturan completamente con agua y se sitúan alrededor de 5 Å fuera del límite de la región hidrofóbica de base (véase las figuras ).

Algunas proteínas solubles en agua se asocian al irreversible de los bilayers del lípido y pueden formar la transmembrana alfa-helicoidal o los canales del Beta-barril . Tales transformaciones ocurren en el poro que forma las toxinas tal como Colicin A, alfa-hemolisina, y otras. ¡Pueden también ocurrir en el BcL-2 como las proteínas que se ha demostrado para desempeñar un papel en el celular Apoptosis , en algunos péptidos antimicrobianos amphiphilic , y en cierto Annexins . Estas proteínas son generalmente tan descrito periférico como uno de sus estados conformacionales es soluble en agua o asociado solamente libremente a una membrana.

Mecanismos obligatorios de la membrana

La asociación de una proteína con un bilayer del lípido puede implicar cambios significativos dentro de la estructura terciaria de una proteína. ¡Éstos pueden incluir el que dobla de las regiones de estructura de la proteína que fueron reveladas previamente o un cambio en el plegamiento o el refolding de la parte membrana-asociada de las proteínas . También puede implicar la formación o la disociación de las estructuras de cuaternario de la proteína o de los complejos oligoméricos, y el atascamiento específico de los ligands de los iones, o de los lípidos reguladores . ¡

Las proteínas amphitropic típicas deben obrar recíprocamente fuerte con el bilayer del lípido para realizar sus funciones biológicas. ¡ éstos incluyen el proceso enzimático de lípidos y otras sustancias hidrofóbicas, membrana que ancla, y el atascamiento y la transferencia de pequeños compuestos no polares entre diverso membranes.< celular! --¿refereces para todas estas funciones? --¡> estas proteínas se pueden anclar al bilayer como resultado de interacciones hidrofóbicas entre el bilayer y los residuos no polares expuestos en el suface de una proteína, por interacciones obligatorias no-covalentes específicas con los lípidos reguladores , o a través de su accesorio al covalente-limitar las anclas del lípido. ¡

Se ha demostrado que las afinidades obligatorias de la membrana de muchas proteínas periféricas dependen de la composición de lípido específica de la membrana con la cual son asociadas.

Asociación hidrofóbica no específica

Asociado de las proteínas de Amphitropic con bilayers del lípido vía las estructuras hidrofóbicas del ancla del vario . Por ejemplo las α-hélices Amphiphilic los lazos no polares expuestos, poste-de translación acylated o lipidated residuos del aminoácido, o las cadenas del acil de lípidos reguladores específicamente limitados tales como interacciones hidrofóbicas de los fosfatos del fosfatidilinositol se han demostrado para ser importantes incluso para los péptidos y las proteínas alto catiónicos, tales como el dominio polibásico de la proteína MARCKS o del histactophilin, cuando sus anclas hidrofóbicas naturales están presentes. ¡ la asociación de la proteína con las membranas con el uso de los residuos Acylated es un proceso reversible, pues la cadena del acil se puede enterrar en el bolsillo obligatorio hidrofóbico de una proteína después de la disociación de la membrana. ¡Este proceso ocurre dentro de las beta-subunidades de G-proteínas . Quizás debido a esta necesidad adicional de la flexibilidad estructural, las anclas del lípido están limitadas generalmente a los segmentos alto flexibles de la estructura terciaria de las proteínas que no son resolved bien por los estudios crystalographic de la proteína.

Atascamiento específico del proteína-lípido

Algunas proteínas Cytosolic son reclutadas a diversas membranas celulares reconociendo ciertos tipos de lípido encontrados dentro de una membrana dada. El atar de una proteína a un lípido específico ocurre vía los dominios estructurales de membrana-alcance del específico que ocurren dentro de la proteína y tienen bolsillos obligatorios específicos para los grupos de la cabeza del lípido de los lípidos a los cuales atan. Esto es un interction bioquímico del ligand de la proteína típico, y es estabilizado por la formación de las interacciones intermoleculares de van der Waals de los enlaces de hidrógeno, y las interacciones hidrofóbicas entre la proteína y el Ligand del lípido. Tales complejos también son estabilizados por la formación de puentes iónicos entre el aspartato o los residuos del glutamato de los fosfatos de la proteína y del lípido vía los iones interveening del calcio (Ca²⁺). ¡ tales puentes iónicos pueden ocurrir y son estables cuando los iones (tales como Ca²⁺) están limitados ya a una proteína en la solución, antes del atascamiento del lípido. ¡La formación de briges iónicos se considera en la interacción del proteína-lípido entre el tipo dominios del C2 de la proteína y el Annexins

interacciones electrostáticas del Proteína-lípido

Positivamente - la proteína cargada será atraída a a negativamente - membrana cargada por interacciones electrostáticas no específico . Sin embargo, no todos los péptidos y proteínas periféricos son catiónicos, y solamente ciertos lados de la membrana están negativamente - cargado. Éstos incluyen el lado citoplásmico de las membranas de plasma el prospecto externo de las membranas bacterianas externas y de las membranas mitocondriales . Por lo tanto, juego electrostático de las interacciones un papel importante en la membrana que apunta de los portadores del electrón tales como citocromo c, toxinas catiónicas tales como Charybdotoxin, y dominios de membrana-alcance del específico tales como algunos dominios C1 de los dominios pH y dominios del C2

Las interacciones electrostáticas son fuerte dependientes en la fuerza iónica de la solución. Estas interacciones son relativamente débiles en la fuerza iónica fisiológica (NaCl los 0.14M): ~3 a 4 kcal/mol para las pequeñas proteínas catiónicas, tales como citocromo c, Charybdotoxin o Hisactophilin .

Posición espacial en membrana

Las orientaciones y las profundidades de penetración de muchas proteínas y péptidos amphitropic en membranas se estudian usar la vuelta Sitio-dirigida que etiqueta, el etiquetado químico, la medida de las afinidades obligatorias de la membrana de los mutantes de la proteína, la espectroscopia de la fluorescencia, la solución o la espectroscopia de estado sólido RMN, Espectroscopia FTIR del ATR, difracción de la radiografía o de neutrón,

Dos modos distintos de la membrana-asociación de proteínas se han identificado. Las proteínas solubles en agua típicas no tienen ningún residuo no polar expuesto o ningunas otras anclas hidrofóbicas. Por lo tanto, permanecen totalmente en la solución acuosa y no penetran en el lípido el bilayer, que sería enérgio costoso. Tales proteínas obran recíprocamente con bilayers solamente electrostático, por ejemplo, la ribonucleasa y la Polivinílico-lisina obran recíprocamente con las membranas en este modo. Sin embargo, las proteínas amphitropic típicas tienen varias anclas hidrofóbicas que penetren la región diedra y alcancen el interior del hidrocarburo de la membrana. Tal " de las proteínas; deform" el bilayer del lípido, disminuyendo la temperatura de la transición del líquido-gel del lípido. El atascamiento es generalmente una reacción fuerte exotérmica. La asociación de α-hélices amphiphilic con las membranas ocurre semejantemente. El intrínseco no estructurado o los péptidos revelados con residuos o anclas no polares del lípido puede también penetrar la región diedra de la membrana y alcanzar la base del hidrocarburo, especialmente cuando tales péptidos son catiónicos e interactivos con negativamente - las membranas cargadas.

Categorías de proteínas periféricas

Enzimas

Las enzimas periféricas participan en el metabolismo de diversos componentes de la membrana, tales como lípidos (las fosfolipasas y las oxidasis del colesterol), oligosacáridos de la pared celular (glycosyltransferase y los transglycosidases), o proteínas (los thioesterases de la peptidasa de la señal y de la proteína del palmitoyl). Las lipasas pueden también digerir los lípidos que forman las micelas o las gotitas no polares en agua.

Membrana-alcance de los dominios (“abrazaderas del lípido ")

Membrana-apuntando dominios asociarse específicamente a los grupos principales de sus ligands del lípido encajados en la membrana. Estos ligands del lípido están presentes en diversas concentraciones en los tipos distintos de membranas biológicas (por ejemplo, el PtdIns3P se puede encontrar sobre todo en membranas temprano PtdIns (3.5) P2 de Endosomes en el último Endosomes y el PtdIns4P en el Golgi ). || Las funciones incluyen la vesícula tráfico de, fusión de la membrana y formación del canal del ion|| |- | Synapsin I || Cubre las vesículas sinápticas y ata a varios elementos citoesqueléticos || Las funciones en la regulación del neurotransmisor lanzan|| |- | Synuclein || Función celular desconocida|| Pensado para desempeñar un papel en la regulación de la estabilidad y/o del volumen de ventas de la membrana de plasma . Asociado a la enfermedad de Parkinson y a la enfermedad de Alzheimer . || |- |GLA-dominios del sistema de la coagulación || Los dominios de la Gamma-carboxyglutamate (GLA) son responsables del atascamiento de la alto-afinidad de los iones del calcio|| Implicado en función de factores de coagulación en la cascada de la coagulación de sangre. || |- | Spectrin y Actinin -2 del α- || Encontrado en varias proteínas citoesqueléticas y del microfilamento . || Mantenimiento de la integridad de la membrana de plasma y de la estructura citoesquelética|| |}

Transportadores de pequeñas moléculas hidrofóbicas

Función periférica de estas proteínas como los portadores de compuestos no polares entre diversos tipos de membranas celulares o entre las membranas y los complejos cytosolic de la proteína. Las sustancias transportadas son fosfatidilinositol, tocoferol, gangliósidos, glicolípidos, derivados del esterol, retinol, o ácidos grasos.
Proteínas de la transferencia del glicolípido * Lipocalins incluyendo las proteínas obligatorias del retinol y el ácido graso - proteínas obligatorias
proteína Polyisoprenoid-obligatoria * proteínas del activador del gangliósido GM2 * dominio (tocoferol del α- y proteínas CRAL-TRIO de la transferencia del fosfatidilinositol sec14p) * proteínas de portador del esterol * proteínas de la transferencia del fosfatidilinositol y dominios de la ESTRELLA proteína *Oxysterol-binding

Portadores de electrón

Estas proteínas están implicadas en las cadenas de transporte del electrón que incluyen el citocromo c, los cupredoxins, la alta proteína potencial del hierro, la reductasa de la adrenodoxina, un cierto Flavoproteins y otros.

Hormonas del polipéptido, toxinas, y péptidos antimicrobianos

Muchas toxinas de las hormonas, los inhibidores o los péptidos antimicrobianos obran recíprocamente específicamente con los complejos de la proteína de la transmembrana. Pueden estar también acumulan en la superficie del bilayer del lípido, antes de atar sus blancos de la proteína. Tales ligands del polipéptido están a menudo positivamente - cargado y obran recíprocamente el electrostático con las membranas aniónicas .

Algunas proteínas solubles en agua y péptidos pueden también formar los canales de la transmembrana que experimentan los cambios conformacionales significativo de la oligomerización y que se asocian generalmente a las membranas irreversible. la estructura 3D de un tal canal de la transmembrana, α-hemolisina, se ha determinado. En otros casos, la estructura experimental representa una conformación soluble en agua que obre recíprocamente con el bilayer del lípido periférico, aunque algunos de los péptidos de canal-formación sean algo hidrofóbicos y por lo tanto fueran estudiados por la espectroscopia NMR en solventes orgánicos o en presencia de las micelas .

Ver también

Proteínas de la membrana * lipoproteínas * proteínas de la transmembrana
Péptidos antimicrobianos

.

Zenithic

Qoppa

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