Em formação

Os receptores são proteínas integrantes da membrana ou proteínas periféricas da membrana?


Proteínas de membranas integrais atuam como transportadores. As proteínas periféricas atuam como moléculas de adesão celular, antígenos e enzimas. E quanto aos receptores? Quais proteínas cumprem a função de receptores?


Todos os receptores que conheço são proteínas transmembrana integrais. Certamente seria possível que um domínio receptor existisse em uma proteína periférica que interagisse com uma proteína transmembrana, mas não conheço nenhum exemplo disso: uma proteína periférica extracelular tenderia a flutuar para longe, o que é um pouco problema se não forem destinados à secreção.

Certamente, existem proteínas periféricas que se associam às partes internas das proteínas receptoras transmembrana e podem influenciar sua função, mas elas próprias não são receptores.

Não tenho certeza sobre sua pergunta sobre "quais proteínas" - essas proteínas são mais frequentemente nomeadas após seu ligante seguido da palavra "receptor", ou com base em sua função que é desencadeada pela ligação de seu ligante, ou ambos (ou seja, o O receptor AMPA é um receptor de glutamato que também é ativado pelo AMPA; os receptores tirosina quinases são uma família de receptores que são tirosina quinases; os membros individuais da família são tipicamente conhecidos por seu ligante).


Proteína ancorada em lipídios

Proteínas ancoradas em lipídios (também conhecido como proteínas ligadas a lipídios) são proteínas localizadas na superfície da membrana celular que estão covalentemente ligadas a lipídios embutidos na membrana celular. Essas proteínas se inserem e assumem um lugar na estrutura de bicamada da membrana ao lado das caudas de ácidos graxos semelhantes. A proteína ancorada em lipídios pode estar localizada em qualquer um dos lados da membrana celular. Assim, o lipídio serve para ancorar a proteína à membrana celular. [1] [2] Eles são um tipo de proteolipídios.

Os grupos lipídicos desempenham um papel na interação das proteínas e podem contribuir para a função da proteína à qual estão ligados. [2] Além disso, o lipídeo atua como um mediador de associações de membrana ou como um determinante para interações proteína-proteína específicas. [3] Por exemplo, grupos lipídicos podem desempenhar um papel importante no aumento da hidrofobicidade molecular. Isso permite a interação de proteínas com membranas celulares e domínios de proteínas. [4] Em um papel dinâmico, a lipidação pode sequestrar uma proteína de seu substrato para inativar a proteína e então ativá-la pela apresentação do substrato.

No geral, existem três tipos principais de proteínas ancoradas em lipídios, que incluem proteínas preniladas, proteínas aciladas gordurosas e proteínas ligadas a glicosilfosfatidilinositol (GPI). [2] [5] Uma proteína pode ter vários grupos de lipídios covalentemente ligados a ela, mas o local onde o lipídio se liga à proteína depende do grupo de lipídios e da proteína. [2]


Estrutura das proteínas periféricas

Na imagem abaixo, várias proteínas periféricas são rotuladas. Uma proteína periférica não tem uma estrutura definida, mas possui vários aspectos importantes que a tornam uma proteína periférica.

Primeiro, todas as proteínas periféricas estão associadas à membrana celular. As sequências de aminoácidos dessas proteínas são únicas porque atraem as proteínas para a membrana e tendem a se reunir na superfície da membrana. Isso permite que eles estejam no lugar certo para realizar a ação designada. Na imagem, as proteínas periféricas laranja são vistas anexadas às moléculas lipídicas de fosfoglicerídeos que constituem a bicamada lipídica ou às proteínas integrais. Uma proteína sem essas áreas de aminoácidos não seria atraída para a membrana. Seria distribuído uniformemente por todo o citoplasma e não seria uma proteína periférica.

Em segundo lugar, as proteínas periféricas não possuem uma região hidrofóbica de aminoácidos. Isso, e a polaridade de outros grupos de aminoácidos, mantém as proteínas periféricas na superfície da membrana celular. Isso se deve à natureza anfipática dos fosfoglicerídeos. Isso significa que a região da "cabeça" azul é polar e hidrofílica. As “caudas” amarelas, que constituem o meio da membrana, são hidrofóbicas. Para evitar serem sugadas pela membrana, as proteínas periféricas costumam ter muitos aminoácidos hidrofílicos expostos em sua superfície. As proteínas integrais expõem os aminoácidos hidrofóbicos no meio e os aminoácidos hidrofílicos nas partes expostas à água. Isso efetivamente os bloqueia dentro da membrana.


A membrana plasmática contém outras moléculas além de fosfolipídios, principalmente outros lipídios e proteínas. As moléculas verdes na figura abaixo, por exemplo, são o colesterol lipídico. As moléculas de colesterol ajudam a membrana plasmática a manter sua forma. Muitas das proteínas da membrana plasmática ajudam outras substâncias a atravessar a membrana.

As membranas plasmáticas também contêm certos tipos de proteínas. UMA proteína de membrana é uma molécula de proteína que está ligada ou associada à membrana de uma célula ou organela. As proteínas da membrana podem ser colocadas em dois grupos com base em como a proteína está associada à membrana.

Proteínas integrais de membrana estão permanentemente embutidos na membrana plasmática. Eles têm uma série de funções importantes. Essas funções incluem canalizar ou transportar moléculas através da membrana. Outras proteínas integrais atuam como receptores celulares. As proteínas integrais da membrana podem ser classificadas de acordo com sua relação com a bicamada:

  • As proteínas transmembrana abrangem toda a membrana plasmática. As proteínas transmembrana são encontradas em todos os tipos de membranas biológicas.
  • Proteínas monotópicas integrais estão permanentemente ligadas à membrana por apenas um lado.

Algumas proteínas integrais da membrana são responsáveis ​​pela adesão celular (adesão de uma célula a outra célula ou superfície). Do lado de fora das membranas celulares e ligadas a algumas das proteínas estão cadeias de carboidratos que agem como marcadores que identificam o tipo de célula. Na figura abaixo são mostrados dois tipos diferentes de proteínas de membrana e moléculas associadas.

Proteínas de membrana periférica são proteínas que estão apenas temporariamente associadas à membrana. Eles podem ser facilmente removidos, o que permite que estejam envolvidos na sinalização celular. As proteínas periféricas também podem ser anexadas às proteínas integrais da membrana ou podem aderir sozinhas a uma pequena porção da bicamada lipídica. As proteínas da membrana periférica estão frequentemente associadas a canais iônicos e receptores transmembrana. A maioria das proteínas da membrana periférica são hidrofílicas.

Algumas das proteínas da membrana constituem um importante sistema de transporte que move moléculas e íons através da bicamada fosfolipídica polar.

O modelo de mosaico fluido

Em 1972, S.J. Singer e G.L. Nicolson propuseram o agora amplamente aceito Modelo de mosaico fluido da estrutura das membranas celulares. O modelo propõe que as proteínas integrais da membrana estão embutidas na bicamada fosfolipídica, como pode ser visto na figura acima. Algumas dessas proteínas se estendem por toda a bicamada e outras apenas parcialmente. Essas proteínas de membrana atuam como proteínas de transporte e proteínas receptoras.

Seu modelo também propôs que a membrana se comporta como um fluido, ao invés de um sólido. As proteínas e os lipídios da membrana se movem em torno da membrana, de maneira muito semelhante às bóias na água. Esse movimento provoca uma mudança constante no & # 8220 padrão mosaico & # 8221 da membrana plasmática.

Extensões da membrana plasmática

A membrana plasmática pode ter extensões, como em forma de chicote flagelo ou como escova cílios. Em organismos unicelulares, como os mostrados na figura abaixo, as extensões de membrana podem ajudar os organismos a se moverem. Em organismos multicelulares, as extensões têm outras funções. Por exemplo, os cílios nas células do pulmão humano arrastam partículas estranhas e muco em direção à boca e ao nariz.

Flagella e Cilia. Cílios e flagelos são extensões da membrana plasmática de muitas células.


Diferença entre proteínas integrais e proteínas periféricas

As proteínas são consideradas macromoléculas, que consistem em uma ou mais cadeias polipeptídicas. As cadeias polipeptídicas são constituídas por aminoácidos unidos por ligações peptídicas. A estrutura primária de uma proteína pode ser determinada pela sequência de aminoácidos. Certos genes codificam muitas proteínas. Esses genes determinam a sequência de aminoácidos, determinando assim sua estrutura primária. Proteínas integrais e periféricas são consideradas como "proteínas da membrana plasmática" devido à sua ocorrência. Essas proteínas são geralmente responsáveis ​​pela capacidade de uma célula de interagir com o ambiente externo.

Proteína integral

As proteínas integrais são encontradas principalmente total ou parcialmente submersas na bicamada de fosfolipídios da membrana plasmática. Essas proteínas têm regiões polares e não polares. As cabeças polares projetam-se da superfície da bicamada, enquanto as regiões não polares estão embutidas nela. Normalmente, apenas as regiões apolares interagem com o núcleo hidrofóbico da membrana plasmática, fazendo ligações hidrofóbicas com as caudas de ácidos graxos dos fosfolipídios.

As proteínas integrais que abrangem toda a membrana, da superfície interna à superfície externa, são chamadas de proteínas transmembrana. Nas proteínas transmembrana, ambas as extremidades que se projetam para fora da camada lipídica são regiões polares ou hidrofílicas. As regiões intermediárias são apolares e possuem aminoácidos hidrofóbicos em sua superfície. Três tipos de interações ajudam a incorporar essas proteínas na bicamada lipídica, a saber, interações iônicas com as cabeças polares das moléculas de fosfolipídios, interações hidrofóbicas com as caudas hidrofóbicas das moléculas de fosfolipídios e interações específicas com certas regiões de lipídios, glicolipídios ou oligossacarídeos.

Proteína periférica

As proteínas periféricas (proteínas extrínsecas) estão presentes na bicamada mais interna e externa dos fosfolipídios. Essas proteínas são fracamente ligadas à membrana plasmática diretamente por interações com cabeças polares de bicamada fosfolipídica ou indiretamente por interações com proteínas integrais. Essas proteínas constituem cerca de 20-30% das proteínas totais da membrana.

A maioria das proteínas periféricas são encontradas na superfície mais interna ou na superfície citoplasmática da membrana. Essas proteínas permanecem ligadas por meio de ligações covalentes com cadeias gordurosas ou por meio de um oligossacarídeo aos fosfolipídeos.

Qual é a diferença entre Proteína Integral e Periférica?

• As proteínas periféricas ocorrem na superfície da membrana plasmática, enquanto as proteínas integrais ocorrem total ou parcialmente submersas na camada lipídica da membrana plasmática.

• Proteínas periféricas ligam-se fracamente à bicamada lipídica e não interagem com o núcleo hidrofóbico entre as duas camadas de fosfolipídios. Em contraste, as proteínas integrais estão fortemente ligadas e estão interagindo diretamente com o núcleo hidrofóbico da membrana plasmática. Devido a essas razões, a dissociação de proteínas integrais é mais difícil do que proteínas periféricas.

• Tratamentos leves podem ser usados ​​para isolar proteínas periféricas da membrana plasmática, mas para o isolamento de proteínas integrais, tratamentos leves não são suficientes. Para quebrar as ligações hidrofóbicas, detergentes são necessários. Assim, as proteínas integrais podem ser isoladas da membrana plasmática.

• Após o isolamento dessas duas proteínas da membrana plasmática, as proteínas periféricas podem ser dissolvidas em tampões aquosos neutros, enquanto as proteínas integrais não podem ser dissolvidas em tampões aquosos neutros ou agregados.

• Ao contrário das proteínas periféricas, as proteínas integrais são associadas aos lipídios quando solubilizadas.

• Exemplos de proteínas periféricas são espectrina de eritrócitos, citocromo C e ATP-ase de mitocôndria e acetilcolinesterase em membranas de eletroplaxia. Exemplos de proteínas integrais são enzimas delimitadas por membrana, receptores de drogas e hormônios, antígeno e rodopsina.

• As proteínas integrais representam cerca de 70%, enquanto as proteínas periféricas representam o restante das proteínas da membrana plasmática.


O que é uma proteína de membrana integral? (com fotos)

Uma proteína de membrana integral, também conhecida como IMP, é aquela que abrange toda a membrana biológica de uma célula. Essas proteínas são fixadas permanentemente à membrana celular e sua função normalmente depende de estarem presentes na membrana. Tanto estrutural quanto funcionalmente, eles são partes integrantes das membranas das células.

Cada molécula de proteína de membrana integral tem uma relação intrincada com a membrana dentro da qual está situada. Estruturalmente, o IMP é geralmente colocado de forma que os filamentos da proteína sejam tecidos por toda a estrutura da membrana celular. Seções de proteína se projetam através da parede celular, dentro ou fora da célula, ou em ambas as direções. A molécula de proteína não pode funcionar se não estiver embutida na membrana.

Outra característica da proteína é que essas proteínas podem ser removidas da membrana apenas com um tratamento químico muito específico. Isso ocorre porque as regiões hidrofóbicas da proteína são protegidas dentro da bicamada fosfolipídica da membrana celular. Por esse motivo, detergentes, solventes desnaturantes e solventes não polares devem ser usados ​​para romper a bicamada fosfolipídica e extrair a proteína integral da membrana.

Dentro da classe de proteínas de membrana integral existem várias categorias diferentes de proteínas, muitas das quais são receptores e outros tipos de moléculas de sinalização celular. Eles são categorizados em dois grupos, com base em sua estrutura. Estas são proteínas transmembrana integrais e proteínas monotópicas integrais.

Proteínas transmembrana integrais são aquelas que abrangem toda a membrana celular. Essas proteínas podem atravessar a membrana uma vez ou várias vezes, entrelaçando-se na bicamada de fosfolipídios de modo que haja vários pedaços da proteína projetando-se através da parede celular. No geral, este é o tipo mais comum de ME.

Exemplos de proteínas transmembrana integrais incluem canais de íons dependentes de voltagem, como aqueles que transportam íons de potássio para dentro e para fora das células. Certos tipos de receptores de células T, o receptor de insulina e muitos outros receptores e neurotransmissores, são todos proteínas transmembrana integrais. Em geral, os receptores, transmissores e transportadores tendem a pertencer a esta classe de IMP porque as proteínas que se estendem por toda a membrana são tipicamente capazes de detectar as condições tanto dentro quanto fora da célula simultaneamente.

As proteínas monotópicas integrais não abrangem toda a membrana biológica. Em vez disso, eles são presos à membrana por apenas um lado, com uma extremidade da proteína projetando-se dentro ou fora da célula. Esta classe de proteínas inclui enzimas como monoamina oxidase e amida hidrolase de ácido graxo. As proteínas monotópicas integrais são incapazes de detectar as condições dentro e fora da célula e são menos propensas a se envolver na sinalização intercelular.


Extração de proteínas de membrana

As proteínas de membrana (MPs), parte das membranas biológicas, desempenham um papel crucial na estrutura e funções celulares básicas, incluindo integridade celular, transdução de sinal, reconhecimento molecular, transporte de material e comunicação célula a célula. Além disso, os MPs são a maior categoria de alvos de drogas. Mais de 60% das moléculas terapêuticas atualmente disponíveis têm como alvo um ou mais MPs. No entanto, existem relativamente poucos MPs com estruturas cristalinas conhecidas devido aos desafios técnicos associados à extração, solubilização e purificação de proteínas de membrana.

Os MPs são divididos em duas classes principais: proteínas integrais de membrana (IMPs) e proteínas de membrana periféricas (PMPs). Os IMPs estão permanentemente ligados às bicamadas lipídicas da membrana. Enquanto, os PMPs estão temporariamente associados à bicamada lipídica ou aos IMPs por meio de interações não covalentes. De um modo geral, os IMPs podem ser purificados por técnicas mais rigorosas do que os PMPs, cuja extração precisa apenas de um tampão de alto pH. Aqui nós fornecemos um protocolo para extração de IMPs com foco na preparação de homogenato, remoção de proteínas solúveis, extração de proteínas de membrana e remoção de detergente.

  • PBS: NaCl 137 mM, KCl 2,7 mM, Na 10 mM2HPO4, 2 mM KH2PO4, pH a 7,4.
  • Tampão de homogenato: Sacarose 250 mM, EDTA 1 mM, tampão Tris-HCl 10 mM, pH a 7,2, adicionar protease e coquetel de inibidores de fosfatase antes de usar.
  • Buffer de bloqueio: 0,1% (w / v) de albumina de soro bovino em Tris-HCl 50 mM, NaCl 0,15 M, pH 7,4.
  • Tampão de lavagem: Tris-HCl 50 mM, NaCl 0,15 M, pH 7,4.
  • 2% Triton X-100
  • Tesoura e lâmina de bisturi
  • Pipetas e pipetadores
  • Homogeneizador
  • Tubo de microcentrífuga
  • Sonicação
  • Centrífuga
  • Colunas e matriz de absorção de detergente apropriada

Preparação de homogenato

1. Para células em cultura: recolher as células (0,2-1 x 10 8) e lavar com PBS gelado. Centrifugar a 500 x g por 5 min a 4 ° C e aspirar o PBS. Ressuspender o pellet em 2 mL de tampão de homogeneização gelado em um homogeneizador mecânico. Homogeneizar células no gelo. Em seguida, pule para a Etapa 3.

2. Para lenços de papel: pese uma certa quantidade de lenços de papel e corte em pedaços no gelo. Lavar com PBS, centrifugar a 500 x g por 5 min a 4 ° C e descartar o tampão de lavagem. Homogeneizar tecidos em gelo em 2 volumes do tampão de homogeneização, até que esteja completamente lisado.

3. (Opcional) Faça a sonicação da amostra usando dois pulsos de 10 segundos (30 segundos entre os pulsos) usando um sonicador de sonda. Mantenha a amostra em um banho de gelo e mantenha a sonda longe da interface amostra-ar para minimizar a formação de espuma.

Remoção de proteínas solúveis

4. Transfira o homogeneizado para um tubo Ep novo de 1,5 mL e centrifugue a 700 x g por 10 min a 4 ° C para remover as células intactas, núcleos e resíduos celulares.

5. Colete o sobrenadante e descarte o pellet.

6. Centrifugue o sobrenadante a 100.000 x g durante uma hora a 4 ° C.

7. Aspire cuidadosamente o sobrenadante (contendo a fração do citosol) e colete o pellet.

8. Lave o sedimento com tampão de homogeneização e centrifugue novamente a 100.000 x g por uma hora a 4 ° C. Recolher o pellet.

Extração de proteínas de membrana por Triton X-100

9. Ressuspender o pellet em 1 mL de tampão de homogeneização.

10. Adicione as células gota a gota ao Triton X-100 a 2% enquanto agita

11. Incube por 30 min a 4 ° C com agitação ocasional.

12. Centrifugue a 100.000 × g por 30 min a 4 ° C.

13. Transfira o sobrenadante para um novo tubo.

Observação: Para o fracionamento de proteínas de membrana periférica, você só precisa ressuspender o pellet (obtido na Etapa 8) em tampão de pH alto (Na 100 mM2CO3, pH 11,3). Incubar por 30 min a 4 ° C com vórtex ocasional e centrifugar a 100.000 x g por uma hora a 4 ° C. Colete o sobrenadante.

Remoção de detergente por cromatografia de adsorção

Observação: Antes de começar, certifique-se de que o seu detergente seja um detergente não iônico (por exemplo. Triton X-100) e o peso molecular da proteína é grande o suficiente para evitar o aprisionamento nos poros da matriz de absorção.

14. Aplique água destilada através da matriz da coluna, seguida de tampão de bloqueio.


Plataforma de proteína de membrana

Creative Biolabs estabeleceu plataformas personalizadas de produção de proteínas de membrana e anticorpos de proteínas de membrana para a descoberta de anticorpos.

As proteínas da membrana, na verdade, são um tipo de proteína que atua como canais iônicos, receptores e transportadores, que permitem às células transportar sinais ambientais através das membranas biológicas. As proteínas da membrana podem ser classificadas em duas categorias, proteínas da membrana integral (intrínseca) e periférica (extrínseca) - com base na natureza das interações membrana-proteína (Figura 1).

Figura 1. Esquema das proteínas da membrana na membrana biológica. (Biologia celular molecular, 4ª edição)

As proteínas integrais da membrana têm um ou mais segmentos que estão embutidos na bicamada fosfolipídica, a maioria dos quais abrange toda a bicamada fosfolipídica. Essas proteínas transmembrana contêm um ou mais domínios hidrofóbicos que abrangem a membrana (hélices α ou múltiplas fitas β), estendendo-se para o ambiente aquoso. As proteínas da membrana periférica não interagem com o núcleo hidrofóbico da bicamada fosfolipídica. Em vez disso, eles são comumente ligados à membrana plasmática por interações indiretas com proteínas integrais de membrana ou por interações diretas com grupos de cabeças polares de lipídios. As proteínas periféricas estão localizadas na face citosólica da membrana plasmática, desempenhando um papel na transdução do sinal. Outras proteínas periféricas, incluindo certas proteínas da matriz extracelular, estão localizadas na superfície externa (exoplasmática) da membrana plasmática.

Foi comprovado que as proteínas de membrana desempenham uma ampla gama de funções no crescimento celular, comunicação célula-célula (transdução de sinalização), diferenciação, fluxo de informações, metabolismo e migração. Defeitos em algumas proteínas da membrana podem levar a doenças, como o câncer, portanto, as proteínas da membrana representam cerca de 50% dos alvos da pesquisa terapêutica. É muito difícil estudar proteínas de membrana devido aos seus níveis de expressão naturalmente baixos, embora o estudo das estruturas das proteínas de membrana seja um assunto importante em todo o mundo, pois ajudará a compreender melhor as funções dessas proteínas de membrana. Creative Biolabs tem muitos sistemas de expressão incomparáveis ​​para obter proteínas de membrana conformacionais nativas e de alto rendimento.

Exceto para a produção de proteína de membrana, a Creative Biolabs pode fornecer serviços personalizados de produção de anticorpo de proteína de membrana. A solubilização dos imunógenos de proteínas de membrana com detergentes pode levar a grandes mudanças conformacionais, dificultando seu teste com anticorpos monoclonais por imunotransferência e imunoprecipitação comum. Usando tecnologias exclusivas MPAT ™ e MEAD ™, Creative Biolabs é especializada em proteínas de membrana e seus serviços de produção de anticorpos. Sinta-se à vontade para nos contatar para um orçamento detalhado.

  1. A. M. Seddon, et al. (2004). Proteínas de membrana, lipídios e detergentes: não apenas uma novela. Biochim. Biophy. Acta., 1666(1-2): 105-117.
  2. Proteína de membrana. (https://en.wikipedia.org/wiki/Membrane_protein).
  3. Proteínas de membrana. Biologia Molecular Celular. 4ª edição. Seção 3.4.

Todos os serviços e produtos listados são apenas para uso em pesquisa. Não use em nenhuma aplicação diagnóstica ou terapêutica.


1.2 Características da membrana

O ambiente nativo das proteínas de membrana é dinâmico e assimétrico, descrito por Singer e Nicolson como fluido e mosaico em seu modelo de 1972 que se tornou o paradigma para a estrutura de membrana (Figura 1.1). 4 Os lipídios que consistem em grupos de cabeças polares e cadeias acil não polares formam uma camada dupla de fluido bidimensional (Figura 1.2). A composição lipídica é diversa, com a maioria dos lipídios distribuídos aleatoriamente na fase de massa da bicamada, enquanto alguns são localizados por interações específicas com proteínas e / ou outros lipídios, frequentemente em regiões de lipídios ordenados chamados jangadas (ver abaixo).

Na fase lipídica desordenada (Ld, também chamada de Lα), a fluidez da bicamada resulta do movimento constante e variado dos lipídeos (Figura 1.3). Embora a taxa de difusão lateral em bicamadas lipídicas puras seja muito rápida, a mobilidade medida do volume de lipídios na superfície das células é muito mais lenta. Essa diferença foi explicada pelo rastreamento de uma única partícula na superfície das células contendo citoesqueletos: as trajetórias de uma única molécula são rápidas em pequenas regiões, onde ficam confinadas até que saltem para uma região contígua, produzindo uma progressão geral mais lenta. 5

A distribuição em mosaico das proteínas da membrana resulta de grandes variações na mobilidade lateral, desde aquelas que se difundem rapidamente na superfície até aquelas ancoradas pelo citoesqueleto. Uma grande proporção de proteínas de membrana funciona em conjuntos de proteínas, que por sua vez têm tempos de vida variáveis. Alguns complexos de proteínas de membrana são muito estáveis, como os complexos respiratórios envolvidos na transdução de energia (veja abaixo), enquanto outros são o resultado de interações transitórias, como aquelas envolvidas na transdução de sinal. Muitas proteínas ancoradas em lipídios são observadas em jangadas de membrana enriquecidas em esfingomielina e colesterol no estado ordenado por lipídios (Lo) (ver Figura 1.2). A presença de jangadas variando em tamanho (diâmetros de 10 a 200 nm) e em duração (de & lt1 ms a tempos de vida razoavelmente estáveis) aumenta as distribuições não aleatórias e as interações dinâmicas na membrana. 6 As interações lipídio-lipídio provavelmente conduzem a formação de jangadas, uma vez que mesmo misturas lipídicas simples revelam imiscibilidade de fluido (Figura 1.4). Os anéis de hidrocarbonetos fundidos do colesterol são quase rígidos, permitindo que o esterol se alinhe com lipídios contendo cadeias acil saturadas, especialmente esfingomielinas, e promovem o empacotamento firme da fase Lo.


6 tipos importantes de proteínas de membrana (com diagrama)

Alguns dos tipos mais importantes de proteínas de membrana são os seguintes:

1. Proteínas periféricas (extrínsecas) 2. Proteínas integrais (intrínsecas) 3. Distribuição assimétrica das proteínas da membrana 4. Mobilidade das proteínas da membrana 5. Propriedades enzimáticas das proteínas da membrana 6. Isolamento e caracterização das proteínas da membrana.

1. Proteínas periféricas (extrínsecas):

Proteínas de membrana periféricas ou extrínsecas são geralmente frouxamente ligadas à membrana e são mais facilmente removidas do que as proteínas integrais. As proteínas periféricas são ricas em aminoácidos com cadeias laterais hidrofílicas que permitem a interação com a água circundante e com a superfície polar da bicamada lipídica. As proteínas periféricas na superfície da membrana externa da célula frequentemente contêm cadeias de açúcares (ou seja, são glicoproteínas).

2. Proteínas integrais (intrínsecas):

Proteínas de membrana integrais ou intrínsecas contêm regiões hidrofílicas e hidrofóbicas. As porções hidrofílicas da proteína interagem com as cabeças polares das moléculas de lipídios em cada superfície do folheto bimolecular.

Porções de proteínas integrais que se projetam além da superfície da bicamada lipídica também são ricas em aminoácidos hidrofílicos. Os aminoácidos na parte da proteína que se projeta da superfície da membrana externa podem estar ligados a cadeias de açúcares. Partes da proteína que estão enterradas na porção hidrofóbica da bicamada lipídica são ricas em aminoácidos com cadeias laterais hidrofóbicas.

Acredita-se que essas cadeias laterais formem ligações hidrofóbicas com as caudas de hidrocarbonetos dos fosfolipídios da membrana. Especula-se que dentro do interior hidrofóbico da membrana, a estrutura secundária das proteínas integrais é a hélice alfa e / ou folha beta (Fig. 15-12).

Na conformação da hélice alfa, os grupos amino e carboxil ao longo de um trecho da estrutura do polipeptídeo & # 8217s formam ligações de hidrogênio entre si na folha beta, as ligações de hidrogênio são formadas entre os grupos amino e carboxil em trechos do polipeptídeo paralelos entre si.

Na ausência de tal ligação de hidrogênio, esses grupos amino e carboxila teriam propriedades polares, sua natureza hidrofílica sendo incompatível com o interior hidrofóbico da membrana. Grupos alfa amino e carboxila que não são & # 8220 neutralizados & # 8221 por ligações de hidrogênio seriam esperados apenas nas partes da proteína integral que se estendem para o meio aquoso em ambos os lados da membrana.

Proteínas integrais que abrangem a membrana:

M. Bretscher demonstrou pela primeira vez a existência de proteínas integrais que abrangem toda a membrana. Em uma série de experimentos elegantes, Bretscher mostrou que ligantes radioativos específicos para proteínas de membrana do eritrócito eram ligados em quantidades menores às células intactas do que às células rompidas. Foi demonstrado que a ruptura das células expõe porções das proteínas da membrana anteriormente voltadas para o interior da célula, permitindo assim que o ligante radioativo adicional se associe à proteína.

TL Steck desenvolveu uma técnica para converter fragmentos de membranas eritrocitárias rompidas em pequenas vesículas que estavam & # 8220 do lado direito para fora & # 8221 (ou seja, a face externa da membrana também formou a face externa da vesícula) ou & # 8220 por dentro- out & # 8221 (Fig. 15-13).

Quando enzimas proteolíticas foram adicionadas a suspensões separadas de cada tipo de vesícula, algumas de suas proteínas de membrana foram consideradas igualmente suscetíveis à digestão e poderiam, portanto, ser atacadas enzimaticamente de qualquer superfície da membrana. Essas proteínas claramente se espalharam pela membrana. Outras proteínas foram suscetíveis à digestão enzimática apenas quando presentes nas vesículas do lado direito ou de dentro para fora, indicando sua distribuição diferencial nas superfícies externa e interna da membrana.

As proteínas integrais que abrangem toda a membrana contêm duas regiões externas que são hidrofílicas (ou seja, uma em cada superfície da membrana), a região central é hidrofóbica (Fig. 15-12). Acredita-se que o carboidrato associado à região hidrofílica voltada para os arredores da célula desempenhe um papel na manutenção da orientação da proteína dentro da membrana. Os açúcares hidrofílicos, junto com as cadeias laterais hidrofílicas de aminoácidos na região externa da proteína, evitam efetivamente a reorientação da proteína na direção do núcleo de hidrocarboneto da bicamada lipídica.

3. Distribuição assimétrica de proteínas de membrana:

As regiões externa e interna da membrana plasmática não contêm os mesmos tipos ou quantidades iguais das várias proteínas periféricas e integrais. Por exemplo, a metade externa da membrana eritrocitária contém muito menos proteína do que a metade interna.

Além disso, várias proteínas de membrana podem estar presentes em quantidades significativamente diferentes; as membranas de algumas células contêm cem vezes mais moléculas de uma espécie de proteína do que de outra. Além disso, independentemente da quantidade absoluta, todas as cópias de uma dada espécie de proteína de membrana têm exatamente a mesma orientação na membrana.

A distribuição diferencial de proteínas nas várias regiões da membrana plasmática dentro de uma única célula foi descrita anteriormente em relação às células do parênquima hepático e ao epitélio intestinal. Esta distribuição irregular de proteínas de membrana é conhecida como assimetria de membrana. Não apenas as proteínas das membranas plasmáticas são distribuídas assimetricamente, mas também as proteínas das membranas do retículo endoplasmático e organelas vesiculares (por exemplo, mitocôndrias).

4. Mobilidade das proteínas da membrana:

Quando as células são cultivadas em cultura, ocorre uma fusão ocasional de uma célula com outra para formar uma célula maior. A frequência da fusão celular pode ser bastante aumentada adicionando o vírus Sendai à cultura celular. Na presença desse vírus, mesmo diferentes cepas de células podem ser induzidas a se fundir, produzindo células híbridas ou heterocariontes. D. Frye e M. Edidin utilizaram este fenômeno para demonstrar que as proteínas da membrana podem não manter posições fixas na membrana, mas podem mover-se lateralmente através da bicamada.

Frye e Edidin induziram a fusão de células humanas e de camundongo para formar heterocariontes e, usando marcadores de anticorpos fluorescentes, seguiram a distribuição de proteínas de membrana humana e de camundongo no heterocarionte durante o intervalo de tempo que se seguiu à fusão.

No início da fusão, as proteínas de membrana humana e de camundongo foram, respectivamente, restritas às suas & # 8220halves & # 8221 da célula híbrida, mas em menos de uma hora ambos os tipos de proteínas tornaram-se uniformemente distribuídos através da membrana (Fig. 15-14). A distribuição das proteínas da membrana não era dependente da disponibilidade de ATP e não foi evitada por inibidores metabólicos, indicando que o movimento lateral das proteínas na membrana ocorreu por difusão.

Although some membrane proteins are capable of lateral diffusion, many are not. G. Nicolson and others have obtained evidence suggesting that many integral proteins are restrained within the membrane by a pro­tein network lying just under the membrane’s inner surface (Fig. 15-9). In many cells, this network is as­sociated with a system of cytoplasmic filaments and microtubules that radiate through the cytosol forming a cytoskeleton.

5. Enzymatic Properties of Membrane Proteins:

Membrane proteins have been shown to possess enzy­matic activity. Table 15-1 lists some of the enzymes that are now recognized as constituents of the plasma membrane of various cells. To this list of proteins must be added receptor proteins (such as the insulin- binding sites of the liver plasma membrane) and struc­tural or non-enzymatic proteins.

Ectoenzymes and Endoenzymes:

Enzymes disposed in the plasma membrane may be characterized accord­ing to the membrane face containing the enzymatic activity. Accordingly, ectoenzymes are those enzymes whose catalytic activity is associated with the exterior surface of the plasma membrane the activity of plasma membrane endoenzymes is associated with the interior of the cell. Many (perhaps all) plasma membrane ectoenzymes are glycoproteins.

6. Isolation and Characterization of Membrane Proteins:

Because of the relative ease with which they may be purified, the plasma membranes of erythrocytes pro­vided much of the early information on the chemistry of proteins (and lipids) present in membranes. Now, however, plasma membranes can be obtained from many cell types in a reasonably uncontaminated state using various forms of density gradient centrifugation.

Nonetheless, the individual protein constituents of the membrane are not so easily extricated for indi­vidual study because of their high degree of insolubil­ity. Varying degrees of success in extracting proteins from the plasma membrane have been achieved using organic detergents (especially sodium dodecyl sulfate, SDS) and concentrated solutions of urea, n-butanol, and ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA).

These chemicals have a disaggregating effect on membranes and cause the release of many of the membrane pro­teins by dissociating the bonds that link the proteins together or to other membrane constituents. Often, the removal of these agents from a preparation of sol- ubilized membrane proteins is quickly followed by the reassociation or reaggregation of the proteins to form an intractable matrix.

Once solubilized, the membrane proteins can be sep­arated into discrete classes using electrophoresis, chromatography, or other procedures. This generally demands that the dissociating agents be present in the separating medium (e.g., the electrophoresis gel, the column eluent, etc.) other­wise, application of the membrane extract to the me­dium is followed by membrane protein reaggregation into insoluble complexes that will not separate into distinct fractions.

For example, the separation of liver plasma membrane proteins is achieved only if the electrophoresis gel contains SDS. The solubility problem has been one of the greatest barriers to progress in isolating and fully characterizing the proteins of membranes.

Some of the plasma membrane enzymes listed in Table 15-1 have not actually been isolated from the membrane, as removal and isolation of the enzyme is not a prerequisite for establishing its presence. In­stead, the enzyme activity can be measured directly in the (un-solubilized) membrane preparation.


Assista o vídeo: PROTEÍNAS DE MEMBRANA - BIOLOGIA MOLECULAR E CELULAR - AULA 3 (Dezembro 2021).