Bir zar-ötesi protein, hücre zarının tüm uzunluğunu kapsayan bir proteindir. Fosfolipidler arasına gömülüdür ve moleküllerin ve iyonların hücreye girebileceği bir kanal sağlar. Transmembran proteinleri ayrıca kimyasal habercilerle etkileşime girerek hücreler arasındaki iletişimi kolaylaştırır. Glikozun metabolizması ve yağ asitlerinin üretimi gibi birçok biyolojik işlem, belirli bir zar ötesi protein aktive edildikten sonra tetiklenir.
İnsülin alıcısı, bir kimyasal haberci, yani insülin ile etkileşime giren bir transmembran proteininin bir örneğidir. Reseptör, insülin molekülü için hücre yüzeyinde bir hedef görevi görür. Molekül reseptör ile birleştikten sonra, reseptör tipik olarak bir glikoz taşıyıcısının hücre yüzeyine hareketine neden olan kimyasalları serbest bırakır. Bu, hücrenin dış ortamdan büyük miktarda glikoz emmesini sağlar, bu da glikoz metabolizmasına ve sonunda enerji üretimine yol açar.
Transmembran proteininin bir başka işi, kimyasal ortamı korumak için hücre zarı boyunca sodyum ve potasyum gibi iyonları taşımaktır. İyon kanalları düzgün çalışmıyorsa, bazı hücreler belirli görevleri yerine getiremezler. Bunun önemli bir örneği, sinir hücrelerinin voltaj kapılı iyon kanallarıdır. Dinlenme durumunda, iyon kanalı tipik olarak kapalıdır ve iyonların zarı geçmesini önler. Kesik veya yanık gibi bir uyaran tespit edilir edilmez, sinir hücresinin bir ucundan diğer ucuna bir sinir impulsu gönderilir. Bu, ancak iyon kanalları açıldığında ve iyonların hücre zarı boyunca akmasına izin veriyorsa oluşabilir.
Düzgün bir şekilde örgütlenmesi için, hücreler ayrıca hücrenin içinde bulunduğu ortamı incelemek için transmembran proteinleri gerektirir. Örneğin, kas hücreleri genellikle diğer kas hücrelerinin etrafında, cilt hücreleri ise diğer cilt hücrelerinin etrafında örgütlenir. İntegrinler bu organizasyon fonksiyonunu yerine getiren geniş bir transmembran protein kategorisidir. İntegrinler ayrıca hücreleri substratlara tutturur, hücre göçünü ve yara iyileşmesini kolaylaştırır. Bir hücrenin büyümesi, bölünmesi ve ölümü genellikle integrinlerin aldığı sinyallere bağlıdır.
Bir transmembran proteini, protein zincirinin nasıl organize edildiğine bağlı olarak alfa helis veya beta varil olarak sınıflandırılabilir. Alfa helisel proteinler tek bir zincirden oluşur, beta varil proteinleri yan yana düzenlenmiş birkaç protein zincirine sahiptir. Alfa helisel proteini genellikle sarılır ve beta varil proteini bir varile benzer kapalı bir yapı halinde bükülür.
