Qué son Proteínas Periféricas
Las proteínas periféricas, o proteínas de membrana periféricas, son un grupo de moléculas biológicamente activas formadas a partir de aminoácidos que interactúan con la superficie de la bicapa lipídica de las membranas celulares. A diferencia de las proteínas de membrana integrales, las proteínas periféricas no entran en el espacio hidrofóbico dentro de la membrana celular. En cambio, las proteínas periféricas tienen secuencias específicas de aminoácidos que les permiten atraerse a las cabezas de fosfato de las moléculas de lípidos o a las proteínas integrales.
La capacidad de unirse a la membrana, pero no estar bloqueada a ella, permite que las proteínas periféricas trabajen en la superficie de la membrana celular. Las proteínas periféricas se pueden activar o desactivar a través de varias vías diferentes. Muchas proteínas periféricas también forman parte de muchas vías bioquímicas complejas. Pueden estar involucrados en el movimiento de sustancias dentro o fuera de una célula, activar otras proteínas y enzimas, o estar involucrados en las interacciones entre células.
Estructura de las Proteínas Periféricas
En la imagen de abajo, varias proteínas periféricas están etiquetadas. Una proteína periférica no tiene una estructura definida, pero tiene varios aspectos clave que la convierten en una proteína periférica.
En primer lugar, todas las proteínas periféricas están asociadas con la membrana celular. Las secuencias de aminoácidos de estas proteínas son únicas en el sentido de que atraen las proteínas a la membrana, y tienden a congregarse en la superficie de la membrana. Esto les permite estar en el lugar correcto para llevar a cabo su acción designada. En la imagen, las proteínas periféricas anaranjadas se ven unidas a las moléculas lipídicas de fosfoglicéridos que componen la bicapa lipídica, o a las proteínas integrales. Una proteína sin estas áreas de aminoácidos no sería atraída a la membrana. Se distribuiría uniformemente por todo el citoplasma y no sería una proteína periférica.
En segundo lugar, las proteínas periféricas no tienen una región hidrofóbica de aminoácidos. Esto, y la polaridad de otros grupos de aminoácidos, mantiene las proteínas periféricas en la superficie de la membrana celular. Esto se debe a la naturaleza anfipática de los fosfoglicéridos. Esto significa que la región de la «cabeza» azul es polar e hidrófila. Las «colas» amarillas, que constituyen el centro de la membrana, son hidrofóbicas. Para evitar ser absorbidas por la membrana, las proteínas periféricas a menudo tienen muchos aminoácidos hidrófilos expuestos en su superficie. Las proteínas integrales exponen aminoácidos hidrofóbicos en el centro y aminoácidos hidrofílicos en las partes expuestas al agua. Esto los bloquea eficazmente dentro de la membrana.
Funciones de las Proteínas Periféricas
Soporte
Una de las funciones principales de las proteínas periféricas es dirigir y mantener tanto el citoesqueleto intracelular como los componentes de la matriz extracelular. Ambas estructuras están formadas por una serie de orgánulos, filamentos, y túbulos. Estas pequeñas estructuras pueden proporcionar rigidez o tensión, pero necesitan algo a lo que sujetarse.
Las proteínas periféricas pueden proporcionar este punto de unión a la membrana celular. Las células usan su citoesqueleto y matriz extracelular de muchas maneras. En la mayoría de los casos, se utilizan para controlar la forma y el tamaño de la célula. El citoesqueleto también proporciona funciones de movimiento alrededor de los productos del metabolismo, y puede ser terminado o iniciado a partir de varias proteínas periféricas. Por ejemplo, un paquete de proteínas recién empacadas en el aparato de Golgi puede moverse a través del citosol usando el citoesqueleto. Cuando llega a la membrana celular a ser expulsada, proteínas periféricas específicas reconocen el paquete y comienzan el proceso de expulsión.
Comunicación
La matriz extracelular, además de proporcionar soporte estructural, es también una vasta red para recopilar información en muchas células. Las bacterias, por ejemplo, utilizan una cadena de reacciones que comienzan en los filamentos de su matriz extracelular para estimular las proteínas periféricas. Estas proteínas luego pasan el mensaje a las proteínas integrales, y el mensaje se lleva dentro de la célula. Aquí se pasa a otra proteína periférica, y finalmente se inicia una respuesta.
De esta manera, un organismo o célula microscópica puede aprender mucho sobre su entorno inmediato. Es de esta manera que las células que crecen juntas para formar un organismo multicelular reaccionan y dejan de crecer en el momento apropiado. Las proteínas periféricas, así como muchas otras proteínas y señales químicas, crean reacciones encadenadas que pueden estimular una respuesta del ADN u otros orgánulos. De esta manera, una célula puede crecer más, reaccionar a un peligro o incluso liberar toxinas propias según su microambiente y las señales que recibe.
Además, muchas proteínas periféricas se pueden unir y separar de la membrana, en función de ciertos factores como el pH y la temperatura. Esto permite que una célula desarrolle diferentes tácticas para diferentes entornos, así como procesos de control como la señalización celular y la recepción de hormonas.
Enzimas
Muchas proteínas periféricas existen en la superficie de las membranas celulares para llevar a cabo una acción sobre un sustrato específico. Esto puede ser para descomponerlo o combinarlo con otra molécula. Las proteínas periféricas con funciones enzimáticas simples a menudo son proteínas periféricas porque las moléculas que producen se necesitan dentro o cerca de la membrana celular. Por ejemplo, varias enzimas que controlan la síntesis y destrucción de la propia membrana celular son proteínas periféricas.
Transferencia de moléculas
Muchas proteínas periféricas también participan en la transferencia de moléculas pequeñas o electrones. Estas proteínas, debido a su afinidad con la membrana celular, permiten que las reacciones permanezcan en un espacio reducido y estén altamente coordinadas. Muchas de las proteínas que se encuentran dentro de la cadena de transporte de electrones son proteínas periféricas. Estas proteínas transfieren electrones de proteínas integrales a las que están unidas, y pueden pasar los electrones a otras proteínas y moléculas. Efectivamente, esto almacena la energía de la descomposición de los productos de la glucólisis en moléculas de fácil acceso, o ATP. Otras moléculas, que son hidrofóbicas, pueden unirse a proteínas periféricas y pasar a través de varios métodos a través de la membrana.
Cuestionario
1. Las defensinas son un tipo de molécula producida por el sistema inmunitario de los insectos. Estas proteínas periféricas se adhieren a la superficie de las células bacterianas y crean un pequeño agujero. Esto a su vez rompe la célula, permitiendo que su contenido se drene, matando a las bacterias. ¿Por qué es importante que las defensinas sean proteínas periféricas?
A. No es importante
B. Las proteínas periféricas son atraídas a las membranas celulares, donde funcionan
C. Las proteínas defensinas necesitan integrarse en la membrana
2. ¿Por qué las proteínas periféricas tienen aminoácidos hidrofílicos en lugar de hidrofóbicos en su superficie?
A. Para formar enlaces con la región hidrofílica de la membrana celular
B. Para bloquearse con la membrana
C. Para evitar que la molécula se desprenda de la membrana
3. ¿Cuál es la principal diferencia entre una proteína integral y una proteína periférica?
A. Las proteínas integrales se sientan en la superficie celular
B. Las proteínas periféricas cruzan la membrana celular
C. Las proteínas integrales se cruzan en la región hidrofóbica de la membrana
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., Bretscher, A., . . . Matsudaira, P. (2008). Molecular Cell Biology (6th ed.). Nueva York: W. H. Freeman and Company.McMahon, M. J., Kofranek, A. M., & Rubatzky, V. E. (2011). Plant Science: Growth, Development, and Utilization of Cultivated Plants (5th ed.). Boston: Prentince Hall.Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2008). Principios de Bioquímica. Nueva York: W. H. Freeman and Company.