Vad är perifera proteiner
perifert protein, eller perifera membranproteiner, är en grupp biologiskt aktiva molekyler bildade från aminosyror som interagerar med ytan av lipid dubbelskiktet av cellmembran. Till skillnad från integrerade membranproteiner kommer perifera proteiner inte in i det hydrofoba utrymmet i cellmembranet. Istället har perifera proteiner specifika sekvenser av aminosyror som tillåter dem att locka till fosfathuvudena hos lipidmolekylerna eller till integrerade proteiner.
förmågan att fästa vid membranet men inte låsas till det gör att perifera proteiner kan arbeta på cellmembranets yta. Perifera proteiner kan aktiveras eller inaktiveras genom ett antal olika vägar. Många perifera proteiner är också en del av många komplexa biokemiska vägar. De kan vara involverade i att flytta ämnen inom eller utanför en cell, aktivera andra proteiner och enzymer eller vara involverade i cell till cell interaktioner.
struktur av perifera proteiner
i bilden nedan är flera perifera proteiner märkta. Ett perifert protein har ingen bestämd struktur, men det har flera viktiga aspekter som gör det till ett perifert protein.
först är alla perifera proteiner associerade med cellmembranet. Aminosyrasekvenserna av dessa proteiner är unika genom att de drar proteinerna till membranet, och de tenderar att samlas på membranets yta. Detta gör att de kan vara på rätt plats för att utföra sina utsedda åtgärder. I bilden ses de orangefärgade perifera proteinerna fästa vid antingen fosfoglyceridlipidmolekylerna som utgör lipid-dubbelskiktet eller till integrerade proteiner. Ett protein utan dessa områden av aminosyror skulle inte lockas till membranet. Det skulle fördelas jämnt över cytoplasman och skulle inte vara ett perifert protein.
För det andra har perifera proteiner inte en hydrofob region av aminosyror. Detta och polariteten hos andra aminosyragrupper håller de perifera proteinerna på ytan av cellmembranet. Detta beror på fosfoglyceridernas amfipatiska natur. Detta innebär att den blå ”Huvud” – regionen är polär och hydrofil. De gula” svansarna”, som utgör mitten av membranet, är hydrofoba. För att undvika att sugas in i membranet har perifera proteiner ofta massor av hydrofila aminosyror exponerade på ytan. Integrerade proteiner exponerar hydrofoba aminosyror i mitten och hydrofila aminosyror på de delar som utsätts för vatten. Detta låser dem effektivt i membranet.
funktioner av perifera proteiner
stöd
en av huvudrollerna hos perifera proteiner är att styra och upprätthålla både det intracellulära cytoskelettet och komponenterna i den extracellulära matrisen. Båda dessa strukturer bildas av en serie organeller, filament och tubuler. Dessa små strukturer kan ge styvhet eller spänning, men de behöver något att fästa vid.
perifera proteiner kan ge denna fästpunkt till cellmembranet. Celler använder sin cytoskelett och extracellulär matris på många sätt. Oftast används de för att styra cellens form och storlek. Cytoskelettet ger också funktioner för att flytta runt produkter av ämnesomsättningen och kan avslutas eller initieras från olika perifera proteiner. Till exempel kan ett paket proteiner som nyligen förpackats i Golgi-apparaten röra sig genom cytosolen med cytoskelettet. När det når cellmembranet som ska utvisas, känner specifika perifera proteiner igen paketet och startar processen att utvisa det.
kommunikation
den extracellulära matrisen, förutom att ge strukturellt stöd, är också ett stort nätverk för att samla information i många celler. Bakterier använder till exempel en kedja av reaktioner som börjar i filamenten i deras extracellulära matris för att stimulera perifera proteiner. Dessa proteiner skickar sedan meddelandet till integrerade proteiner, och meddelandet bärs inuti cellen. Här överförs det till ett annat perifert protein, och så småningom initieras ett svar.
På detta sätt kan en mikroskopisk organism eller cell lära sig mycket om sin omedelbara miljö. Det är på detta sätt att celler som växer tillsammans för att bilda en multicellulär organism reagerar och slutar växa vid lämplig tidpunkt. Perifera proteiner, liksom många andra proteiner och kemiska signaler, skapar kedjade reaktioner som kan stimulera ett svar från DNA eller andra organeller. På detta sätt kan en cell växa mer, reagera på en fara eller till och med släppa ut egna toxiner baserat på dess mikromiljö och de signaler den tar emot.
dessutom kan många perifera proteiner fästa och lossna från membranet, baserat på vissa faktorer såsom pH och temperatur. Detta gör det möjligt för en cell att utveckla olika taktik för olika miljöer, liksom kontrollprocesser som cellsignalering och hormonmottagning.
enzymer
många perifera proteiner finns på ytan av cellmembran för att utföra en åtgärd på ett specifikt substrat. Detta kan vara att bryta ner det eller kombinera det med en annan molekyl. Perifera proteiner med enkla enzymfunktioner är ofta perifera proteiner eftersom molekylerna de gör behövs inom eller nära cellmembranet. Till exempel är flera enzymer som styr syntesen och förstörelsen av själva cellmembranet perifera proteiner.
Molecule Transfer
många perifera proteiner är också involverade i överföring av små molekyler eller elektroner. Dessa proteiner, på grund av deras affinitet till cellmembranet, tillåter reaktionerna att stanna i ett tätt utrymme och vara mycket samordnade. Många av proteinerna som finns i elektrontransportkedjan är perifera proteiner. Dessa proteiner överför elektroner från integrerade proteiner som de är fästa vid och kan överföra elektronerna till andra proteiner och molekyler. Effektivt lagrar detta energin från nedbrytningen av glykolysprodukterna till lättillgängliga molekyler eller ATP. Andra molekyler, som är hydrofoba, kan binda till perifera proteiner och passera genom olika metoder över eller genom membranet.
frågesport
1. Defensiner är en typ av molekyl som produceras av insektsimmunsystemet. Dessa perifera proteiner fäster vid ytan av bakterieceller och skapar ett litet hål. Detta bryter i sin tur cellen öppen, så att dess innehåll kan rinna ut och döda bakterierna. Varför är det viktigt att defensiner är perifera proteiner?
A. Det är inte viktigt
B. perifera proteiner lockas till cellmembran, där de arbetar
C. defensinproteinerna måste integreras i membranet
2. Varför har perifera proteiner hydrofila, snarare än hydrofoba aminosyror på ytan?
A. För att bilda bindningar med cellmembranets hydrofila region
B. För att låsa sig med membranet
C. För att stoppa molekylen från att lossna från membranet
3. Vad är den största skillnaden mellan och integralt protein och ett perifert protein?
A. Integralproteiner sitter på cellytan
B. perifera proteiner korsar cellmembranet
C. Integralproteiner korsar in i den hydrofoba regionen av membranet
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., Bretscher, A.,. . . Matsudaira, P. (2008). Molekylär Cellbiologi (6: e upplagan.). New York: W. H. Freeman och företag.
- McMahon, M. J., Kofranek, A. M., & Rubatzky, V. E. (2011). Växtvetenskap: tillväxt, utveckling och utnyttjande av odlade växter (5: e upplagan.). Boston: Prentince Hall.
- Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2008). Principer för biokemi. New York: W. H. Freeman och företag.