Wat is een integraal membraanproteïne?

Een integraal membraaneiwit, ook bekend als een IMP, is er een die het gehele biologische membraan van een cel overspant. Deze eiwitten zijn permanent aan het celmembraan gehecht en hun functie berust meestal op aanwezigheid in het membraan. Zowel structureel als functioneel zijn ze integrale delen van de membranen van cellen.

Elk integraal membraaneiwitmolecuul heeft een ingewikkelde relatie met het membraan waarin het zich bevindt. Structureel wordt het IMP gewoonlijk zodanig geplaatst dat eiwitstrengen door de structuur van het celmembraan worden geweven. Secties van eiwit steken door de celwand binnen of buiten de cel, of in beide richtingen. Het eiwitmolecuul kan niet functioneren als het niet is ingebed in het membraan.

Een ander kenmerk van het integrale membraaneiwit is dat deze eiwitten alleen uit het membraan kunnen worden verwijderd met een zeer specifieke chemische behandeling. Dit komt omdat hydrofobe gebieden van het eiwit worden beschermd in de fosfolipide dubbellaag van het celmembraan. Om deze reden moeten wasmiddelen, denaturerende oplosmiddelen en niet-polaire oplosmiddelen worden gebruikt om de fosfolipide dubbellaag te verstoren en het integrale membraaneiwit te extraheren.

Binnen de integrale membraaneiwitklasse zijn verschillende eiwitcategorieën, waarvan vele receptoren en andere soorten celsignaleringsmoleculen zijn. Ze zijn onderverdeeld in twee groepen, op basis van hun structuur. Dit zijn integrale transmembraan-eiwitten en integrale monotopische eiwitten.

Integrale transmembraan-eiwitten zijn die welke het gehele celmembraan omspannen. Deze eiwitten kunnen het membraan eenmaal overspannen, of kunnen het meerdere keren overspannen, waardoor ze door de fosfolipide dubbellaag weven zodat er verschillende stukken van het eiwit door de celwand uitsteken. Over het algemeen is dit het meest voorkomende type IMP.

Voorbeelden van integrale transmembraaneiwitten omvatten spanningsafhankelijke ionkanalen zoals die welke kaliumionen in en uit cellen transporteren. Bepaalde typen T-celreceptoren, de insulinereceptor en vele andere receptoren en neurotransmitters zijn allemaal integrale transmembraan-eiwitten. Over het algemeen behoren receptoren, transmitters en transporters tot deze klasse van IMP omdat eiwitten die het gehele membraan overspannen doorgaans in staat zijn omstandigheden zowel binnen als buiten de cel gelijktijdig te detecteren.

Integrale monotopische eiwitten omvatten niet het gehele biologische membraan. In plaats daarvan zijn ze slechts aan één zijde aan het membraan bevestigd, waarbij een uiteinde van het eiwit binnen of buiten de cel uitsteekt. Deze klasse van eiwitten omvat enzymen zoals monoamine-oxidase en vetzuuramidehydrolase. Integrale monotopische eiwitten zijn niet in staat om condities zowel binnen als buiten de cel waar te nemen en zijn minder waarschijnlijk betrokken bij intercellulaire signalering.