Integrierte Proteine vs. periphere Proteine
Proteine werden als Makromoleküle betrachtet, die aus einer oder mehreren Polypeptidketten bestehen. Die Polypeptidketten bestehen aus Aminosäuren, die durch Peptidbindungen miteinander verbunden sind. Die Primärstruktur eines Proteins kann durch die Aminosäuresequenz bestimmt werden. Bestimmte Gene codieren für viele Proteine. Diese Gene bestimmen die Aminosäuresequenz und damit ihre Primärstruktur. Integrale und periphere Proteine gelten aufgrund ihres Vorkommens als „Plasmamembranproteine“. Diese Proteine sind im Allgemeinen für die Fähigkeit einer Zelle verantwortlich, mit der äußeren Umgebung zu interagieren.
Integriertes Protein
Integrierte Proteine werden hauptsächlich entweder ganz oder teilweise in der Phospholipid-Doppelschicht der Plasmamembran untergetaucht gefunden. Diese Proteine haben sowohl polare als auch unpolare Regionen. Polare Köpfe ragen aus der Oberfläche der Doppelschicht heraus, während unpolare Regionen darin eingebettet sind. Normalerweise interagieren nur die unpolaren Regionen mit dem hydrophoben Kern der Plasmamembran, indem sie hydrophobe Bindungen mit den Fettsäureschwänzen der Phospholipide eingehen.
Die integralen Proteine, die die gesamte Membran von der inneren bis zur äußeren Oberfläche durchziehen, werden als Transmembranproteine bezeichnet. Bei Transmembranproteinen sind beide Enden, die aus der Lipidschicht herausragen, polare oder hydrophile Regionen. Die mittleren Regionen sind unpolar und haben hydrophobe Aminosäuren auf ihrer Oberfläche. Drei Arten von Wechselwirkungen helfen dabei, diese Proteine in die Lipiddoppelschicht einzubetten, nämlich ionische Wechselwirkungen mit den polaren Köpfen von Phospholipidmolekülen, hydrophobe Wechselwirkungen mit den hydrophoben Schwänzen von Phospholipidmolekülen und spezifische Wechselwirkungen mit bestimmten Regionen von Lipiden, Glykolipiden oder Oligosacchariden.
Peripheres Protein
Periphere Proteine (extrinsische Proteine) sind auf der innersten und äußersten der Phospholipid-Doppelschicht vorhanden. Diese Proteine sind entweder direkt durch Wechselwirkungen mit polaren Köpfen der Phospholipid-Doppelschicht oder indirekt durch Wechselwirkungen mit integralen Proteinen lose an die Plasmamembran gebunden. Diese Proteine machen etwa 20-30 % der gesamten Membranproteine aus.
Die meisten peripheren Proteine befinden sich auf der innersten Oberfläche oder zytoplasmatischen Oberfläche der Membran. Diese Proteine bleiben entweder durch kovalente Bindungen mit Fettketten oder durch ein Oligosaccharid an Phospholipide gebunden.
Was ist der Unterschied zwischen integralem und peripherem Protein?
• Periphere Proteine kommen auf der Oberfläche der Plasmamembran vor, während integrale Proteine entweder ganz oder teilweise in der Lipidschicht der Plasmamembran untergetaucht vorkommen.
• Periphere Proteine sind lose an die Lipiddoppelschicht gebunden und interagieren nicht mit dem hydrophoben Kern zwischen zwei Phospholipidschichten. Im Gegensatz dazu sind integrale Proteine fest gebunden und interagieren direkt mit dem hydrophoben Kern der Plasmamembran. Aus diesen Gründen ist die Dissoziation von integralen Proteinen schwieriger als von peripheren Proteinen.
• Milde Behandlungen können verwendet werden, um periphere Proteine aus der Plasmamembran zu isolieren, aber für die Isolierung integraler Proteine reichen milde Behandlungen nicht aus. Um die hydrophoben Bindungen aufzubrechen, sind Detergenzien erforderlich. Somit können integrale Proteine aus der Plasmamembran isoliert werden.
• Nach Isolierung dieser beiden Proteine aus der Plasmamembran können periphere Proteine in neutralen wässrigen Puffern gelöst werden, während integrale Proteine nicht in neutralen wässrigen Puffern oder Aggregaten gelöst werden können.
• Im Gegensatz zu peripheren Proteinen sind integrale Proteine mit Lipiden assoziiert, wenn sie solubilisiert werden.
• Beispiele für periphere Proteine sind Spektrin von Erythrozyten, Cytochrom C und ATP-ase von Mitochondrien und Acetylcholinesterase in Elektroplaxmembranen. Beispiele für integrale Proteine sind membrangebundene Enzyme, Arzneimittel- und Hormonrezeptoren, Antigen und Rhodopsin.
• Integrale Proteine machen etwa 70 % aus, während periphere Proteine den restlichen Teil der Plasmamembranproteine ausmachen.
