Ολοκληρωμένες πρωτεΐνες εναντίον Περιφερικών πρωτεϊνών
Οι πρωτεΐνες θεωρούνται ως μακρομόρια, τα οποία αποτελούνται από μία ή περισσότερες πολυπεπτιδικές αλυσίδες. Οι πολυπεπτιδικές αλυσίδες αποτελούνται από αμινοξέα που συνδέονται μεταξύ τους με πεπτιδικούς δεσμούς. Η πρωταρχική δομή μιας πρωτεΐνης μπορεί να προσδιοριστεί από την αλληλουχία αμινοξέων. Ορισμένα γονίδια κωδικοποιούν πολλές πρωτεΐνες. Αυτά τα γονίδια καθορίζουν την αλληλουχία των αμινοξέων, καθορίζοντας έτσι την πρωτογενή τους δομή. Οι ενσωματωμένες και οι περιφερειακές πρωτεΐνες θεωρούνται «πρωτεΐνες της μεμβράνης του πλάσματος» λόγω της εμφάνισής τους. Αυτές οι πρωτεΐνες είναι γενικά υπεύθυνες για την ικανότητα ενός κυττάρου να αλληλεπιδρά με το εξωτερικό περιβάλλον.
Ολοκληρωμένη Πρωτεΐνη
Ολοκληρωμένες πρωτεΐνες βρίσκονται κυρίως είτε πλήρως είτε μερικώς βυθισμένες στη διπλοστοιβάδα των φωσφολιπιδίων της πλασματικής μεμβράνης. Αυτές οι πρωτεΐνες έχουν πολικές και μη πολικές περιοχές πάνω τους. Οι πολικές κεφαλές προεξέχουν από την επιφάνεια του διπλού στρώματος ενώ μη πολικές περιοχές είναι ενσωματωμένες σε αυτό. Συνήθως μόνο οι μη πολικές περιοχές αλληλεπιδρούν με τον υδρόφοβο πυρήνα της πλασματικής μεμβράνης δημιουργώντας υδρόφοβους δεσμούς με τις ουρές λιπαρών οξέων των φωσφολιπιδίων.
Οι ενσωματωμένες πρωτεΐνες που εκτείνονται σε ολόκληρη τη μεμβράνη από την εσωτερική επιφάνεια στην εξωτερική επιφάνεια ονομάζονται διαμεμβρανικές πρωτεΐνες. Στις διαμεμβρανικές πρωτεΐνες, και τα δύο άκρα που προβάλλουν έξω από το λιπιδικό στρώμα είναι πολικές ή υδρόφιλες περιοχές. Οι μεσαίες περιοχές είναι μη πολικές και έχουν υδρόφοβα αμινοξέα στην επιφάνειά τους. Τρεις τύποι αλληλεπιδράσεων βοηθούν στην ενσωμάτωση αυτών των πρωτεϊνών στη λιπιδική διπλοστοιβάδα, συγκεκριμένα, ιοντικές αλληλεπιδράσεις με τις πολικές κεφαλές μορίων φωσφολιπιδίου, υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις με τις υδρόφοβες ουρές μορίων φωσφολιπιδίου και ειδικές αλληλεπιδράσεις με ορισμένες περιοχές λιπιδίων, γλυκολιπιδικών ή γλυκολιπιδίων.
Περιφερική Πρωτεΐνη
Περιφερικές πρωτεΐνες (εξωγενείς πρωτεΐνες) υπάρχουν στην εσώτερη και την εξώτατη διπλοστιβάδα των φωσφολιπιδίων. Αυτές οι πρωτεΐνες συνδέονται χαλαρά με την πλασματική μεμβράνη είτε απευθείας με αλληλεπιδράσεις με πολικές κεφαλές φωσφολιπιδικής διπλοστοιβάδας είτε έμμεσα με αλληλεπιδράσεις με ενσωματωμένες πρωτεΐνες. Αυτές οι πρωτεΐνες αποτελούν περίπου το 20-30 % των συνολικών πρωτεϊνών της μεμβράνης.
Οι περισσότερες από τις περιφερειακές πρωτεΐνες βρίσκονται στην πιο εσωτερική επιφάνεια ή στην κυτταροπλασματική επιφάνεια της μεμβράνης. Αυτές οι πρωτεΐνες παραμένουν δεσμευμένες είτε μέσω ομοιοπολικών δεσμών με λιπαρές αλυσίδες είτε μέσω ενός ολιγοσακχαρίτη στα φωσφολιπίδια.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της Ολοκληρωμένης και της Περιφερικής Πρωτεΐνης;
• Οι περιφερειακές πρωτεΐνες εμφανίζονται στην επιφάνεια της πλασματικής μεμβράνης, ενώ οι ενσωματωμένες πρωτεΐνες εμφανίζονται είτε πλήρως είτε μερικώς βυθισμένες στο λιπιδικό στρώμα της πλασματικής μεμβράνης.
• Οι περιφερειακές πρωτεΐνες συνδέονται χαλαρά με τη λιπιδική διπλοστιβάδα και δεν αλληλεπιδρούν με τον υδρόφοβο πυρήνα μεταξύ δύο στρωμάτων φωσφολιπιδίων. Αντίθετα, οι ενσωματωμένες πρωτεΐνες είναι στενά συνδεδεμένες και αλληλεπιδρούν άμεσα με τον υδρόφοβο πυρήνα της πλασματικής μεμβράνης. Λόγω αυτών των λόγων, η ενσωματωμένη διάσταση πρωτεϊνών είναι πιο δύσκολη από τις περιφερειακές πρωτεΐνες.
• Ήπιες θεραπείες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την απομόνωση περιφερικών πρωτεϊνών από την πλασματική μεμβράνη, αλλά για την απομόνωση ενσωματωμένων πρωτεϊνών, οι ήπιες θεραπείες δεν αρκούν. Για να σπάσουν οι υδρόφοβοι δεσμοί απαιτούνται απορρυπαντικά. Έτσι, ενσωματωμένες πρωτεΐνες μπορούν να απομονωθούν από την πλασματική μεμβράνη.
• Μετά την απομόνωση αυτών των δύο πρωτεϊνών από τη μεμβράνη πλάσματος, οι περιφερειακές πρωτεΐνες μπορούν να διαλυθούν σε ουδέτερα υδατικά ρυθμιστικά διαλύματα ενώ οι ενσωματωμένες πρωτεΐνες δεν μπορούν να διαλυθούν σε ουδέτερα υδατικά ρυθμιστικά διαλύματα ή συσσωματώματα.
• Σε αντίθεση με τις περιφερειακές πρωτεΐνες, οι ολοκληρωμένες πρωτεΐνες συνδέονται με τα λιπίδια όταν διαλυτοποιούνται.
• Παραδείγματα περιφερικών πρωτεϊνών είναι η σπεκτρίνη των ερυθροκυττάρων, το κυτόχρωμα C και η ΑΤΡ-άση των μιτοχονδρίων και η ακετυλοχολινεστεράση στις μεμβράνες electroplax. Παραδείγματα ολοκληρωμένων πρωτεϊνών είναι ένζυμα δεσμευμένα στη μεμβράνη, υποδοχείς φαρμάκων και ορμονών, αντιγόνο και ροδοψίνη.
• Οι ολοκληρωμένες πρωτεΐνες αντιπροσωπεύουν περίπου το 70% ενώ οι περιφερειακές πρωτεΐνες αντιπροσωπεύουν το υπόλοιπο μέρος των πρωτεϊνών της μεμβράνης του πλάσματος.
