Integraaliset proteiinit vs. perifeeriset proteiinit
Proteiineja pidetään makromolekyyleinä, jotka koostuvat yhdestä tai useammasta polypeptidiketjusta. Polypeptidiketjut koostuvat aminohapoista, jotka on sidottu toisiinsa peptidisidoksilla. Proteiinin primaarirakenne voidaan määrittää aminohapposekvenssillä. Tietyt geenit koodaavat monia proteiineja. Nämä geenit määrittävät aminohapposekvenssin ja siten määrittelevät niiden ensisijaisen rakenteen. Integraalisia ja ääreisvalkuaisia proteiineja pidetään niiden esiintymisen vuoksi plasmamembraaniproteiineina. Nämä proteiinit ovat yleensä vastuussa solun kyvystä olla vuorovaikutuksessa ulkoisen ympäristön kanssa.
Integroitu proteiini
Integraaliset proteiinit löytyvät pääasiassa joko kokonaan tai osittain upotettuna plasmamembraanin kaksikerroksisiin fosfolipideihin. Näillä proteiineilla on sekä polaarisia että ei-polaarisia alueita. Polaaripäät ulottuvat kaksikerroksisen pinnasta, kun taas siihen on upotettu ei-polaarisia alueita. Yleensä vain ei-polaariset alueet ovat vuorovaikutuksessa plasmamembraanin hydrofobisen ytimen kanssa luomalla hydrofobisia sidoksia fosfolipidien rasvahappopäähän.
Integraaliproteiineja, jotka ulottuvat koko membraanin sisäpinnasta ulkopintaan, kutsutaan kalvon läpäiseviksi proteiineiksi. Transmembraaniproteiineissa molemmat lipidikerroksesta ulottuvat päät ovat polaarisia tai hydrofiilisiä alueita. Keskialueet eivät ole polaarisia ja niiden pinnalla on hydrofobisia aminohappoja. Kolme vuorovaikutustyyppiä auttaa sisällyttämään nämä proteiinit kaksinkertaiseen lipidikerrokseen, nimittäin ioniset vuorovaikutukset fosfolipidimolekyylien polaaristen päiden kanssa, hydrofobiset vuorovaikutukset fosfolipidimolekyylien hydrofobisten pyrstöjen kanssa ja spesifiset vuorovaikutukset tiettyjen lipidien, glykolipidien tai oligosakkaridien alueiden kanssa.
Perifeerinen proteiini
Perifeerisiä proteiineja (ulkoisia proteiineja) on läsnä kaksikerroksisessa fosfolipidien sisimmässä ja uloimmassa osassa. Nämä proteiinit sitoutuvat löyhästi plasmakalvoon joko vuorovaikutuksella kaksikerroksisten fosfolipidien polaaristen päiden kanssa tai epäsuorasti vuorovaikutuksessa integraalisten proteiinien kanssa. Nämä proteiinit muodostavat noin 20-30% membraaniproteiineista.
Suurin osa perifeerisistä proteiineista löytyy kalvon sisimmältä pinnalta tai sytoplasmiselta pinnalta. Nämä proteiinit pysyvät joko kovalenttisten sidosten kautta rasvaketjuilla tai oligosakkaridin kautta fosfolipideihin sitoutuneina.
Mitä eroa on integroidulla ja ääreisvalkuaisella?
• Perifeerisiä proteiineja esiintyy plasmamembraanin pinnalla, kun taas kiinteät proteiinit esiintyvät joko kokonaan tai osittain upotettuna plasmamembraanin lipidikerrokseen.
• Perifeeriset proteiinit sitoutuvat löyhästi lipidikaksoiskerrokseen eivätkä ole vuorovaikutuksessa hydrofobisen ytimen kanssa kahden fosfolipidikerroksen välissä. Sen sijaan kiinteät proteiinit ovat tiukasti sitoutuneita ja vuorovaikutuksessa suoraan plasmamembraanin hydrofobisen ytimen kanssa. Näistä syistä integraaliproteiinien dissosiaatio on vaikeampi kuin perifeeriset proteiinit.
• Lieviä hoitoja voidaan käyttää perifeeristen proteiinien eristämiseen plasmamembraanista, mutta integraalisten proteiinien eristämiseen lievät hoidot eivät riitä. Hydrofobisten sidosten rikkomiseksi tarvitaan pesuaineita. Siten kiinteät proteiinit voidaan eristää plasmamembraanista.
• Kun nämä kaksi proteiinia on eristetty plasmamembraanista, perifeeriset proteiinit voidaan liuottaa neutraaleihin vesipuskureihin, kun taas kiinteitä proteiineja ei voida liuottaa neutraaleihin vesipuskureihin tai aggregaatteihin.
• Toisin kuin perifeeriset proteiinit, kiinteät proteiinit liittyvät lipidiin liuenneena.
• Esimerkkejä perifeerisistä proteiineista ovat punasolujen spektriini, sytokromi C ja mitokondrioiden ATP-ase sekä asetyylikoliiniesteraasi elektroplaxikalvoissa. Esimerkkejä integraaleista proteiineista ovat kalvoon sitoutuneet entsyymit, lääke- ja hormonireseptorit, antigeeni ja rodopsiini.
• Integraalien proteiinien osuus on noin 70%, kun taas perifeeristen proteiinien osuus plasmamembraaniproteiinien jäljellä olevasta osasta.
