Las proteinas de membrana son proteinas comunes que forman parte de membranas biologicas , o bien interactuan con estas. Las proteinas de membrana se dividen en varias categorias amplias segun su ubicacion. Las proteinas integrales de membrana son una parte permanente de la membrana celular y pueden penetrar la membrana (transmembrana) o asociarse con uno u otro lado de la membrana (monotopico integral). Las proteinas de la membrana periferica se asocian transitoriamente con la membrana celular.

Las proteinas de membrana son comunes y de importancia medica: alrededor de un tercio de todas las proteinas humanas son proteinas de membrana y son el objetivo de mas de la mitad de todos los medicamentos. ^{[ 1 ]} ​ No obstante, en comparacion con otras clases de proteinas, determinar las estructuras de las proteinas de membrana sigue siendo un desafio en gran parte debido a la dificultad de establecer condiciones experimentales que puedan preservar la conformacion correcta de la proteina aislada de su entorno nativo.

Funcion [ editar ]

Las proteinas de membrana realizan una variedad de funciones vitales para la supervivencia de los organismos: ^{[ 2 ]} ​

• Las proteinas receptoras de membrana transmiten senales entre los entornos interno y externo de la celula.
• Las proteinas de transporte mueven moleculas y iones a traves de la membrana. Se pueden clasificar de acuerdo con la base de datos de clasificacion de transportadores .
• Las enzimas de membrana pueden tener muchas actividades, como oxidorreductasa, transferasa o hidrolasa.
• Las moleculas de adhesion celular permiten que las celulas se identifiquen entre si e interactuen. Por ejemplo, proteinas involucradas en la respuesta inmune .

La localizacion de proteinas en membranas se puede predecir de forma fiable utilizando analisis de hidrofobicidad de secuencias de proteinas, es decir, la localizacion de secuencias de aminoacidos hidrofobos.

Proteinas integrales de membrana [ editar ]

Las proteinas integrales de la membrana estan unidas permanentemente a la membrana. Dichas proteinas pueden separarse de las membranas biologicas solo usando detergentes , disolventes apolares o, a veces, agentes desnaturalizantes . Un ejemplo de este tipo de proteina que aun no se ha caracterizado funcionalmente es SMIM23 . Se pueden clasificar segun su relacion con la bicapa:

• Las proteinas politopicas integrales son proteinas transmembrana que atraviesan la membrana mas de una vez. Estas proteinas pueden tener una topologia transmembrana diferente. ^{[ 3 ]} ​ ^{[ 4 ]} ​ Estas proteinas tienen una de dos arquitecturas estructurales:
  • Proteinas del haz de helice , que estan presentes en todo tipo de membranas biologicas ;
  • Proteinas de barril beta , que se encuentran solo en las membranas externas de las bacterias Gram-negativas y las membranas externas de las mitocondrias y los cloroplastos . ^{[ 5 ]} ​
• Las proteinas bitopicas son proteinas transmembrana que atraviesan la membrana solo una vez. Las helices transmembrana de estas proteinas tienen distribuciones de aminoacidos significativamente diferentes a las helices transmembrana de las proteinas politopicas.
• Las proteinas monotopicas integrales son proteinas integrales de membrana que estan unidas a un solo lado de la membrana y no se extienden por todo el camino.

Proteinas perifericas de membrana [ editar ]

Las proteinas periferica de membrana se unen temporalmente a la bicapa lipidica o a las proteinas integrales mediante una combinacion de interacciones hidrofobas , electrostaticas y otras interacciones no covalentes. Las proteinas perifericas se disocian despues del tratamiento con un reactivo polar, como una solucion con un pH elevado o altas concentraciones de sal.

Las proteinas integrales y perifericas se pueden modificar postraduccionalmente, con adicion de acido graso , diacilglicerol ^{[ 6 ]} ​ o cadenas de prenilo , o GPI (glicosilfosfatidilinositol), que puede estar anclado en la bicapa lipidica.

Toxinas polipeptidicas [ editar ]

Las toxinas polipeptidicas y muchos peptidos antibacterianos , como colicinas o hemolisinas , y ciertas proteinas implicadas en la apoptosis , a veces se consideran una categoria separada. Estas proteinas son solubles en agua, pero pueden agregarse y asociarse irreversiblemente con la bicapa lipidica y volverse reversible o irreversiblemente asociadas a la membrana.

En genomas [ editar ]

Las proteinas de membrana, como las proteinas globulares solubles, las proteinas fibrosas y las proteinas desordenadas , son comunes. ^{[ 7 ]} ​ Se estima que 20 a 30% de todos los genes en la mayoria de los genomas codifican proteinas de membrana. ^{[ 8 ]} ​ Por ejemplo, se cree que alrededor de 1000 de las ~ 4200 proteinas de E. coli son proteinas de membrana, 600 de las cuales se ha verificado experimentalmente como residentes en la membrana. En los seres humanos, el pensamiento actual sugiere que el 30% del genoma codifica proteinas de membrana.

En enfermedades [ editar ]

Las proteinas de membrana son el objetivo de mas del 50% de todos los medicamentos modernos. ^{[ 1 ]} ​ Entre las enfermedades humanas en las que se han implicado las proteinas de membrana se encuentran las enfermedades cardiacas , el Alzheimer y la fibrosis quistica .

Purificacion de proteinas de membrana [ editar ]

Aunque las proteinas de membrana desempenan un papel importante en todos los organismos, su purificacion ha sido historicamente, y sigue siendo, un gran desafio para los cientificos de proteinas. En 2008, estaban disponibles 150 estructuras unicas de proteinas de membrana, ^{[ 9 ]} ​ y para 2019 solo se habian aclarado sus estructuras 50 proteinas de membrana humana. Por el contrario, aproximadamente el 25% de todas las proteinas son proteinas de membrana. Sus superficies hidrofobas dificultan la caracterizacion estructural y especialmente funcional. ^{[ 10 ]} ​ Se pueden usar detergentes para hacer que las proteinas de membrana sean solubles en agua , pero estos tambien pueden alterar la estructura y funcion de las proteinas Tambien se puede lograr que las proteinas de membrana sean solubles en agua mediante la ingenieria de la secuencia de la proteina, reemplazando los aminoacidos hidrofobos seleccionados por otros hidrofilos, teniendo mucho cuidado de mantener la estructura secundaria mientras se revisa la carga general.

La cromatografia de afinidad es una de las mejores soluciones para la purificacion de proteinas de membrana. La actividad de las proteinas de membrana disminuye muy rapidamente en contraste con otras proteinas. Por tanto, la cromatografia de afinidad proporciona una purificacion rapida y especifica de las proteinas de membrana. La etiqueta de polihistidina es una etiqueta comunmente utilizada para la purificacion de proteinas de membrana, ^{[ 11 ]} ​ y la etiqueta alternativa rho1D4 tambien se ha utilizado con exito. ^{[ 12 ]} ​ ^{[ 13 ]} ​

Vease tambien [ editar ]

• Capa lipidica anular
• Proteina transportadora de membrana
• Proteinas de la membrana nuclear interna
• Canal de iones
• Bomba de iones (biologia)
• Lista de codigos MeSH (D12.776)
• Receptor celular
• Proteina transmembranal

Referencias [ editar ]

Otras lecturas [ editar ]

• ≪Amphitropic proteins: regulation by reversible membrane interactions (review)≫. Molecular Membrane Biology 16 (3): 217-35. 1999. PMID   10503244 . doi : 10.1080/096876899294544 .  
• ≪Membrane protein dynamics and functional implications in mammalian cells≫ . Current Topics in Membranes 72 : 89-120. 2013. ISBN   9780124170278 . PMC   4193470 . PMID   24210428 . doi : 10.1016/b978-0-12-417027-8.00003-9 .   ≪Membrane protein dynamics and functional implications in mammalian cells≫ . Current Topics in Membranes 72 : 89-120. 2013. ISBN   9780124170278 . PMC   4193470 . PMID   24210428 . doi : 10.1016/b978-0-12-417027-8.00003-9 .   ≪Membrane protein dynamics and functional implications in mammalian cells≫ . Current Topics in Membranes 72 : 89-120. 2013. ISBN   9780124170278 . PMC   4193470 . PMID   24210428 . doi : 10.1016/b978-0-12-417027-8.00003-9 .  

Enlaces externos [ editar ]

Organizaciones [ editar ]

• Consorcio de dinamica estructural de proteinas de membrana
• Expertos en purificacion de proteinas de membrana

Bases de datos de proteinas de membrana [ editar ]

• TCDB - Base de datos de clasificacion de transportadores, una clasificacion completa de proteinas transportadoras transmembrana
• Base de datos de Orientaciones de Proteinas en Membranas (OPM) Estructuras 3D de proteinas de membrana integrales y perifericas dispuestas en la bicapa lipidica
• Banco de datos de proteinas de proteinas transmembrana Modelos 3D de proteinas transmembrana aproximadamente dispuestas en la bicapa lipidica.
• TransportDB Base de datos de transportadores de TIGR orientada a Genomics
• Membrana PDB Archivado el 3 de agosto de 2020 en Wayback Machine . Base de datos de estructuras 3D de proteinas integrales de membrana y peptidos hidrofobicos con enfasis en las condiciones de cristalizacion
• Base de datos Mpstruc Archivado el 25 de diciembre de 2013 en Wayback Machine . : una lista seleccionada de proteinas transmembrana seleccionadas del Protein Data Bank
• MemProtMD una base de datos de estructuras de proteinas de membrana simuladas por dinamica molecular de grano grueso
• La base de datos de membranomas proporciona informacion sobre proteinas bitopicas de varios organismos modelo