Cosa sono le proteine periferiche
Le proteine periferiche, o proteine di membrana periferiche, sono un gruppo di molecole biologicamente attive formate da amminoacidi che interagiscono con la superficie del doppio strato lipidico delle membrane cellulari. A differenza delle proteine di membrana integrali, le proteine periferiche non entrano nello spazio idrofobo all’interno della membrana cellulare. Invece, le proteine periferiche hanno sequenze specifiche di amminoacidi che permettono loro di attrarre alle teste di fosfato delle molecole lipidiche o alle proteine integrali.
La capacità di attaccarsi alla membrana ma non essere bloccata ad essa consente alle proteine periferiche di lavorare sulla superficie della membrana cellulare. Le proteine periferiche possono essere attivate o disattivate attraverso una serie di percorsi diversi. Molte proteine periferiche sono anche una parte di molti percorsi biochimici complessi. Possono essere coinvolti nello spostamento di sostanze all’interno o all’esterno di una cellula, attivare altre proteine ed enzimi o essere coinvolti nelle interazioni tra cellule.
Struttura delle proteine periferiche
Nell’immagine qui sotto, diverse proteine periferiche sono etichettate. Una proteina periferica non ha una struttura definita, ma ha diversi aspetti chiave che la rendono una proteina periferica.
Innanzitutto, tutte le proteine periferiche sono associate alla membrana cellulare. Le sequenze aminoacidiche di queste proteine sono uniche in quanto disegnano le proteine alla membrana e tendono a riunirsi sulla superficie della membrana. Ciò consente loro di essere nel posto giusto per svolgere la loro azione designata. Nell’immagine, le proteine periferiche arancioni sono viste attaccate alle molecole lipidiche del fosfogliceride che compongono il doppio strato lipidico o alle proteine integrali. Una proteina senza queste aree di aminoacidi non sarebbe attratta dalla membrana. Sarebbe distribuito uniformemente in tutto il citoplasma e non sarebbe una proteina periferica.
In secondo luogo, le proteine periferiche non hanno una regione idrofobica di aminoacidi. Questo, e la polarità di altri gruppi di aminoacidi, mantiene le proteine periferiche sulla superficie della membrana cellulare. Ciò è dovuto alla natura anfipatica dei fosfogliceridi. Ciò significa che la regione blu della “testa” è polare e idrofila. Le “code” gialle, che costituiscono il centro della membrana, sono idrofobiche. Per evitare di essere risucchiati nella membrana, le proteine periferiche hanno spesso un sacco di aminoacidi idrofili esposti sulla loro superficie. Le proteine integrali espongono gli amminoacidi idrofobi nel mezzo e gli amminoacidi idrofili sulle parti esposte all’acqua. Questo li blocca efficacemente all’interno della membrana.
Funzioni delle proteine periferiche
Supporto
Uno dei ruoli principali delle proteine periferiche è quello di dirigere e mantenere sia il citoscheletro intracellulare che i componenti della matrice extracellulare. Entrambe queste strutture sono formate da una serie di organelli, filamenti e tubuli. Queste piccole strutture possono fornire rigidità o tensione, ma hanno bisogno di qualcosa a cui attaccarsi.
Le proteine periferiche possono fornire questo punto di attacco alla membrana cellulare. Le cellule usano il loro citoscheletro e la matrice extracellulare in molti modi. Molto spesso, vengono utilizzati per controllare la forma e le dimensioni della cella. Il citoscheletro fornisce anche funzioni di movimento intorno ai prodotti del metabolismo e può essere terminato o avviato da varie proteine periferiche. Ad esempio, un pacchetto di proteine appena confezionato nell’apparato di Golgi può muoversi attraverso il citosol utilizzando il citoscheletro. Quando raggiunge la membrana cellulare da espellere, specifiche proteine periferiche riconoscono il pacchetto e iniziano il processo di espulsione.
Comunicazione
La matrice extracellulare, oltre a fornire supporto strutturale, è anche una vasta rete per la raccolta di informazioni in molte cellule. I batteri, ad esempio, utilizzano una catena di reazioni che iniziano nei filamenti della loro matrice extracellulare per stimolare le proteine periferiche. Queste proteine passano quindi il messaggio alle proteine integrali e il messaggio viene trasportato all’interno della cellula. Qui viene passato a un’altra proteina periferica e alla fine viene avviata una risposta.
In questo modo, un organismo o una cellula microscopica può imparare molto sul suo ambiente immediato. È in questo modo che le cellule che crescono insieme per formare un organismo multicellulare reagiscono e smettono di crescere al momento opportuno. Le proteine periferiche, così come molte altre proteine e segnali chimici, creano reazioni concatenate che possono stimolare una risposta dal DNA o da altri organelli. In questo modo, una cellula può crescere di più, reagire a un pericolo o addirittura rilasciare tossine proprie in base al suo microambiente e ai segnali che riceve.
Inoltre, molte proteine periferiche possono attaccarsi e staccarsi dalla membrana, in base a determinati fattori come pH e temperatura. Ciò consente a una cellula di sviluppare tattiche diverse per ambienti diversi, nonché processi di controllo come la segnalazione cellulare e la ricezione ormonale.
Enzimi
Molte proteine periferiche esistono sulla superficie delle membrane cellulari per svolgere un’azione su un substrato specifico. Questo può essere per scomporlo o combinarlo con un’altra molecola. Le proteine periferiche con semplici funzioni enzimatiche sono spesso proteine periferiche perché le molecole che producono sono necessarie all’interno o vicino alla membrana cellulare. Ad esempio, diversi enzimi che controllano la sintesi e la distruzione della membrana cellulare stessa sono proteine periferiche.
Trasferimento di molecole
Molte proteine periferiche sono anche coinvolte nel trasferimento di piccole molecole o elettroni. Queste proteine, a causa della loro affinità con la membrana cellulare, consentono alle reazioni di rimanere in uno spazio ristretto ed essere altamente coordinate. Molte delle proteine che si trovano all’interno della catena di trasporto degli elettroni sono proteine periferiche. Queste proteine trasferiscono elettroni dalle proteine integrali a cui sono attaccate e possono passare gli elettroni ad altre proteine e molecole. Effettivamente, questo immagazzina l’energia dalla rottura dei prodotti della glicolisi in molecole facilmente accessibili, o ATP. Altre molecole, che sono idrofobiche, possono legarsi alle proteine periferiche ed essere passate attraverso vari metodi attraverso o attraverso la membrana.
Quiz
1. Le defensine sono un tipo di molecola prodotta dal sistema immunitario degli insetti. Queste proteine periferiche si attaccano alla superficie delle cellule batteriche e creano un piccolo foro. Questo a sua volta rompe la cellula aperta, permettendo al suo contenuto di drenare, uccidendo i batteri. Perché è importante che le defensine siano proteine periferiche?
A. Non è importante
B. Le proteine periferiche sono attratte dalle membrane cellulari, dove lavorano
C. Le proteine della defensina devono integrarsi nella membrana
2. Perché le proteine periferiche hanno amminoacidi idrofili, piuttosto che idrofobici sulla loro superficie?
A. Per formare legami con la regione idrofila della membrana cellulare
B. Per bloccarsi con la membrana
C. Per impedire alla molecola di staccarsi dalla membrana
3. Qual è la principale differenza tra e integral protein e a peripheral protein?
A. Le proteine integrali siedono sulla superficie cellulare
B. Le proteine periferiche attraversano la membrana cellulare
C. Le proteine integrali si incrociano nella regione idrofobica della membrana
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