Was sind periphere Proteine
Periphere Proteine oder periphere Membranproteine sind eine Gruppe biologisch aktiver Moleküle, die aus Aminosäuren gebildet werden und mit der Oberfläche der Lipiddoppelschicht von Zellmembranen interagieren. Im Gegensatz zu integralen Membranproteinen treten periphere Proteine nicht in den hydrophoben Raum innerhalb der Zellmembran ein. Stattdessen haben periphere Proteine spezifische Sequenzen von Aminosäuren, die es ihnen ermöglichen, sich an die Phosphatköpfe der Lipidmoleküle oder an integrale Proteine anzuziehen.
Die Fähigkeit, sich an die Membran zu binden, aber nicht an sie gebunden zu sein, ermöglicht es peripheren Proteinen, auf der Oberfläche der Zellmembran zu arbeiten. Periphere Proteine können über verschiedene Wege aktiviert oder deaktiviert werden. Viele periphere Proteine sind auch Teil vieler komplexer biochemischer Signalwege. Sie können an der Bewegung von Substanzen innerhalb oder außerhalb einer Zelle beteiligt sein, andere Proteine und Enzyme aktivieren oder an Zell-Zell-Interaktionen beteiligt sein.
Struktur der peripheren Proteine
Im Bild unten sind mehrere periphere Proteine markiert. Ein peripheres Protein hat keine bestimmte Struktur, aber es hat mehrere Schlüsselaspekte, die es zu einem peripheren Protein machen.
Zunächst sind alle peripheren Proteine mit der Zellmembran assoziiert. Die Aminosäuresequenzen dieser Proteine sind insofern einzigartig, als sie die Proteine an die Membran ziehen und dazu neigen, sich auf der Oberfläche der Membran zu sammeln. Dies ermöglicht es ihnen, am richtigen Ort zu sein, um ihre vorgesehene Aktion auszuführen. Auf dem Bild sind die orangefarbenen peripheren Proteine entweder an die Phosphoglycerid-Lipidmoleküle gebunden, aus denen die Lipiddoppelschicht besteht, oder an integrale Proteine. Ein Protein ohne diese Aminosäurenbereiche würde nicht von der Membran angezogen. Es würde gleichmäßig im Zytoplasma verteilt sein und wäre kein peripheres Protein.
Zweitens haben periphere Proteine keine hydrophobe Region von Aminosäuren. Dies und die Polarität anderer Aminosäuregruppen halten die peripheren Proteine auf der Oberfläche der Zellmembran. Dies liegt an der amphipathischen Natur von Phosphoglyceriden. Dies bedeutet, dass die blaue „Kopf“ -Region polar und hydrophil ist. Die gelben „Schwänze“, die die Mitte der Membran bilden, sind hydrophob. Um zu vermeiden, in die Membran gesaugt zu werden, haben periphere Proteine oft viele hydrophile Aminosäuren auf ihrer Oberfläche. Integrale Proteine setzen hydrophobe Aminosäuren in der Mitte und hydrophile Aminosäuren an den Teilen frei, die Wasser ausgesetzt sind. Dadurch werden sie effektiv in der Membran eingeschlossen.
Funktionen peripherer Proteine
Unterstützung
Eine der Hauptrollen peripherer Proteine besteht darin, sowohl das intrazelluläre Zytoskelett als auch Komponenten der extrazellulären Matrix zu steuern und aufrechtzuerhalten. Beide Strukturen werden von einer Reihe von Organellen, Filamenten und Tubuli gebildet. Diese kleinen Strukturen können Steifigkeit oder Spannung bieten, aber sie brauchen etwas zu befestigen.
Periphere Proteine können diesen Befestigungspunkt an der Zellmembran bereitstellen. Zellen nutzen ihr Zytoskelett und ihre extrazelluläre Matrix auf vielfältige Weise. Meistens werden sie verwendet, um die Form und Größe der Zelle zu steuern. Das Zytoskelett bietet auch Funktionen zum Bewegen von Stoffwechselprodukten und kann von verschiedenen peripheren Proteinen beendet oder initiiert werden. Zum Beispiel kann sich ein Paket von Proteinen, die frisch im Golgi-Apparat verpackt sind, unter Verwendung des Zytoskeletts durch das Cytosol bewegen. Wenn es die Zellmembran erreicht, um ausgestoßen zu werden, erkennen spezifische periphere Proteine das Paket und starten den Prozess des Ausstoßens.
Kommunikation
Die extrazelluläre Matrix bietet nicht nur strukturelle Unterstützung, sondern ist auch ein riesiges Netzwerk zum Sammeln von Informationen in vielen Zellen. Bakterien zum Beispiel nutzen eine Kette von Reaktionen, die in den Filamenten ihrer extrazellulären Matrix beginnen, um periphere Proteine zu stimulieren. Diese Proteine leiten die Nachricht dann an integrale Proteine weiter, und die Nachricht wird in der Zelle transportiert. Hier wird es an ein anderes peripheres Protein weitergegeben, und schließlich wird eine Antwort initiiert.
Auf diese Weise kann ein mikroskopisch kleiner Organismus oder eine mikroskopisch kleine Zelle viel über seine unmittelbare Umgebung lernen. Auf diese Weise reagieren Zellen, die zu einem vielzelligen Organismus zusammenwachsen, und hören zu gegebener Zeit auf zu wachsen. Periphere Proteine sowie viele andere Proteine und chemische Signale erzeugen verkettete Reaktionen, die eine Reaktion der DNA oder anderer Organellen stimulieren können. Auf diese Weise kann eine Zelle aufgrund ihrer Mikroumgebung und der empfangenen Signale mehr wachsen, auf eine Gefahr reagieren oder sogar eigene Toxine freisetzen.
Darüber hinaus können sich viele periphere Proteine aufgrund bestimmter Faktoren wie pH-Wert und Temperatur an die Membran anlagern und von ihr lösen. Dies ermöglicht es einer Zelle, verschiedene Taktiken für verschiedene Umgebungen zu entwickeln sowie Prozesse wie Zellsignalisierung und Hormonempfang zu steuern.
Enzyme
Viele periphere Proteine existieren auf der Oberfläche von Zellmembranen, um eine Wirkung auf ein spezifisches Substrat auszuführen. Dies kann sein, es zu brechen oder es mit einem anderen Molekül zu kombinieren. Periphere Proteine mit einfachen Enzymfunktionen sind häufig periphere Proteine, da die von ihnen hergestellten Moleküle innerhalb oder in der Nähe der Zellmembran benötigt werden. Zum Beispiel sind mehrere Enzyme, die die Synthese und Zerstörung der Zellmembran selbst steuern, periphere Proteine.
Molekültransfer
Viele periphere Proteine sind auch an der Übertragung kleiner Moleküle oder Elektronen beteiligt. Diese Proteine ermöglichen aufgrund ihrer Affinität zur Zellmembran, dass die Reaktionen auf engstem Raum bleiben und in hohem Maße koordiniert werden. Viele der Proteine innerhalb der Elektronentransportkette sind periphere Proteine. Diese Proteine übertragen Elektronen von integralen Proteinen, an die sie gebunden sind, und können die Elektronen an andere Proteine und Moleküle weitergeben. Effektiv speichert dies die Energie aus dem Abbau der Produkte der Glykolyse in leicht zugängliche Moleküle oder ATP. Andere Moleküle, die hydrophob sind, können an periphere Proteine binden und durch verschiedene Methoden über oder durch die Membran geleitet werden.
Quiz
1. Defensine sind eine Art Molekül, das vom Insektenimmunsystem produziert wird. Diese peripheren Proteine heften sich an die Oberfläche von Bakterienzellen und bilden ein kleines Loch. Dies wiederum bricht die Zelle auf, so dass ihr Inhalt abfließen kann, wodurch die Bakterien abgetötet werden. Warum ist es wichtig, dass Defensine periphere Proteine sind?
A. Es ist nicht wichtig
B. Periphere Proteine werden von Zellmembranen angezogen, wo sie arbeiten
C. Die Defensinproteine müssen sich in die Membran integrieren
2. Warum haben periphere Proteine eher hydrophile als hydrophobe Aminosäuren auf ihrer Oberfläche?
A. Um Bindungen mit dem hydrophilen Bereich der Zellmembran zu bilden
B. Um sich mit der Membran zu verriegeln
C. Um zu verhindern, dass sich das Molekül von der Membran löst
3. Was ist der Hauptunterschied zwischen einem integralen Protein und einem peripheren Protein?
A. Integrale Proteine sitzen auf der Zelloberfläche
B. Periphere Proteine kreuzen die Zellmembran
C. Integrale Proteine kreuzen sich in den hydrophoben Bereich der Membran
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