Integrované proteíny vs periférne proteíny
Proteíny sa považujú za makromolekuly, ktoré pozostávajú z jedného alebo viacerých polypeptidových reťazcov. Polypeptidové reťazce sa skladajú z aminokyselín spojených peptidovými väzbami. Primárna štruktúra proteínu môže byť určená sekvenciou aminokyselín. Niektoré gény kódujú veľa proteínov. Tieto gény určujú sekvenciu aminokyselín, čím určujú ich primárnu štruktúru. Integrálne a periférne proteíny sa vzhľadom na ich výskyt považujú za „proteíny plazmatickej membrány“. Tieto proteíny sú vo všeobecnosti zodpovedné za schopnosť bunky interagovať s vonkajším prostredím.
Integrálny proteín
Integrované proteíny sa väčšinou nachádzajú buď úplne alebo čiastočne ponorené vo fosfolipidovej dvojvrstve plazmatickej membrány. Tieto proteíny majú na sebe polárne aj nepolárne oblasti. Polárne hlavy vyčnievajú z povrchu dvojvrstvy, zatiaľ čo v nej sú vložené nepolárne oblasti. Zvyčajne iba nepolárne oblasti interagujú s hydrofóbnym jadrom plazmatickej membrány vytváraním hydrofóbnych väzieb s koncami mastných kyselín fosfolipidov.
Integrálne proteíny, ktoré pokrývajú celú membránu od vnútorného povrchu po vonkajší povrch, sa nazývajú transmembránové proteíny. V transmembránových proteínoch sú oba konce, ktoré vyčnievajú z lipidovej vrstvy, polárne alebo hydrofilné oblasti. Stredné oblasti sú nepolárne a na svojom povrchu majú hydrofóbne aminokyseliny. Tri typy interakcií pomáhajú začleniť tieto proteíny do lipidovej dvojvrstvy, a to iónové interakcie s polárnymi hlavami fosfolipidových molekúl, hydrofóbne interakcie s hydrofóbnymi koncami fosfolipidových molekúl a špecifické interakcie s určitými oblasťami lipidov, glykolipidov alebo oligosacharidov.
Periférny proteín
Periférne proteíny (vonkajšie proteíny) sú prítomné na najvnútornejšej a najvonkajšejšej dvojvrstve fosfolipidov. Tieto proteíny sú voľne viazané na plazmatickú membránu buď priamo interakciami s polárnymi hlavami fosfolipidovej dvojvrstvy alebo nepriamo interakciami s integrálnymi proteínmi. Tieto proteíny tvoria asi 20-30 % celkových membránových proteínov.
Väčšina periférnych proteínov sa nachádza na najvnútornejšom povrchu alebo cytoplazmatickom povrchu membrány. Tieto proteíny zostávajú viazané buď kovalentnými väzbami s mastnými reťazcami alebo oligosacharidmi na fosfolipidy.
Aký je rozdiel medzi integrálnym a periférnym proteínom?
• Periférne proteíny sa vyskytujú na povrchu plazmatickej membrány, zatiaľ čo integrálne proteíny sa vyskytujú buď úplne alebo čiastočne ponorené v lipidovej vrstve plazmatickej membrány.
• Periférne proteíny sú voľne viazané na lipidovú dvojvrstvu a neinteragujú s hydrofóbnym jadrom medzi dvoma vrstvami fosfolipidov. Naproti tomu integrálne proteíny sú pevne viazané a priamo interagujú s hydrofóbnym jadrom plazmatickej membrány. Z týchto dôvodov je integrálna proteínová disociácia ťažšia ako periférne proteíny.
• Mierne ošetrenia možno použiť na izoláciu periférnych proteínov z plazmatickej membrány, ale na izoláciu integrálnych proteínov mierne ošetrenia nestačia. Na prerušenie hydrofóbnych väzieb sú potrebné detergenty. Integrálne proteíny tak môžu byť izolované z plazmatickej membrány.
• Po izolácii týchto dvoch proteínov z plazmatickej membrány môžu byť periférne proteíny rozpustené v neutrálnych vodných pufroch, zatiaľ čo integrálne proteíny nemôžu byť rozpustené v neutrálnych vodných pufroch alebo agregátoch.
• Na rozdiel od periférnych proteínov sú integrálne proteíny spojené s lipidmi, keď sú solubilizované.
• Príklady periférnych proteínov sú spektrín erytrocytov, cytochróm C a ATP-áza mitochondrií a acetylcholínesteráza v elektroplaxových membránach. Príkladmi integrálnych proteínov sú membránovo viazané enzýmy, liekové a hormonálne receptory, antigén a rodopsín.
• Integrálne proteíny predstavujú približne 70 %, zatiaľ čo periférne proteíny predstavujú zvyšnú časť proteínov plazmatickej membrány.
