膜貫通タンパク質とは

膜貫通タンパク質は、細胞膜の全長に及ぶタンパク質です。 リン脂質の間に埋め込まれ、分子とイオンが細胞内を通過できるチャネルを提供します。 膜貫通タンパク質はまた、化学メッセンジャーと相互作用することにより、細胞間のコミュニケーションを促進します。 グルコースの代謝や脂肪酸の生成など、多くの生物学的プロセスは、特定の膜貫通タンパク質が活性化された後にトリガーされます。

インスリン受容体は、化学メッセンジャー、すなわちインスリンと相互作用する膜貫通タンパク質の例です。 受容体はインスリン分子の細胞表面の標的として機能します。 分子が受容体とドッキングした後、受容体は通常、細胞表面へのグルコース輸送体の移動を引き起こす化学物質を放出します。 これにより、細胞は外部環境から大量のグルコースを吸収することができ、グルコース代謝と最終的にエネルギー生産につながります。

膜貫通タンパク質の別の仕事は、化学環境を維持するために、細胞膜を介してナトリウムやカリウムなどのイオンを往復させることです。 イオンチャネルが適切に機能していない場合、一部のセルは特定のタスクを実行できません。 この重要な例は、神経細胞の電位依存性イオンチャネルです。 静止状態では、通常、イオンチャネルが閉じられ、イオンが膜を通過するのを防ぎます。 切り傷や火傷などの刺激が検出されるとすぐに、神経細胞の一端から他端に神経インパルスが送信されます。 これは、イオンチャネルが開き、イオンが細胞膜を通過できる場合にのみ発生します。

適切に組織化するために、細胞は、細胞が存在する環境を調べるために膜貫通タンパク質も必要とします。 たとえば、筋肉細胞は一般に他の筋肉細胞の周りに組織化され、皮膚細胞は他の皮膚細胞の周りに組織化されます。 インテグリンは、この組織化機能を実行する膜貫通タンパク質の幅広いカテゴリーです。 また、インテグリンは細胞を基質に固定し、細胞移動と創傷治癒を促進します。 細胞の成長、分裂、および死は、一般的にインテグリンが受け取るシグナルに依存しています。

膜貫通タンパク質は、タンパク質鎖がどのように構成されているかに応じて、アルファヘリカルまたはベータバレルとして分類できます。 アルファヘリックスタンパク質は単一のチェーンで構成され、ベータバレルタンパク質にはいくつかのタンパク質チェーンが並んでいます。 通常、アルファヘリックスタンパク質はコイル状になっており、ベータバレルタンパク質は、バレルに似た閉じた構造にねじれています。