Clasificación de las proteínas de la membrana
Según su disposición en relación con la bicapa lipídica, las proteínas de membrana se dividen en dos grupos principales:
- Proteínas integrales (transmembranales). Su cadena polipeptídica está parcial o totalmente sumergida en la capa lipídica. La estructura de estas proteínas es zonal:
- Zona hidrófoba interactúa con las cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos. Está enriquecida con aminoácidos apolares.
- Zona hidrófila se localiza en la región de las «cabezas» polares de los lípidos y contiene principalmente aminoácidos hidrófilos.
- Proteínas superficiales (periféricas). Se unen a la membrana de diversas maneras:
- Se unen a proteínas integrales ya incorporadas.
- Se unen directamente a las «cabezas» polares de los lípidos.
- Se «anclan» en la membrana mediante un dominio terminal corto hidrófobo.
- Se «anclan» mediante un residuo acilo unido covalentemente.
Anfifilicidad y modificaciones de las proteínas
Las proteínas que entran en contacto con la parte hidrófoba de la bicapa deben ser obligatoriamente anfifílicas, es decir, poseer un dominio apolar pronunciado. Esta propiedad se logra de dos maneras: mediante una composición de aminoácidos específica (acumulación de aminoácidos apolares) y por acilación, que consiste en la unión covalente de residuos de ácidos grasos.
En la célula, las proteínas sufren diversas modificaciones, cada אחת de las cuales cumple una función específica:
- Unión de residuos acilo. Los ácidos grasos actúan como un «ancla», reteniendo firmemente la proteína en la membrana, pero permitiéndole al mismo tiempo la difusión lateral (desplazamiento a lo largo de la capa).
- Glicosilación. Se produce en la superficie externa de la membrana. Los componentes glucídicos protegen a las proteínas integrales frente a la acción destructiva de las proteasas del espacio intercelular.
- Fosforilación. Esta modificación postraduccional es necesaria para la regulación fina de las funciones proteicas.
Funciones principales de las proteínas de membrana
Además de mantener la asimetría transmembranal (diferencias de composición entre las capas externa e interna), las proteínas realizan una amplia gama de tareas:
- Transporte. Garantizan el transporte estrictamente selectivo de sustancias hacia el interior de la célula y la expulsión de metabolitos de la misma.
- Receptora. Participan en la recepción y transmisión de señales hormonales hacia el interior de la célula.
- Participación en el transporte vesicular. Son necesarias para la formación de «depresiones revestidas» (pits), mediante las cuales se llevan a cabo los procesos de endocitosis y exocitosis.
- Inmunológica. Desempeñan un papel clave en el reconocimiento y desarrollo de las reacciones inmunitarias.
- Enzimática. Actúan como catalizadores de diversas transformaciones bioquímicas.
- Estructural y adhesiva. Organizan los contactos intercelulares, lo cual es absolutamente necesario para la formación de tejidos y órganos plenamente funcionales.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué enzimas catalizan la fosforilación de las proteínas de membrana?
La fosforilación de las proteínas de membrana se describe directamente en las fuentes proporcionadas para las siguientes enzimas/sistemas de receptores:
- Proteincinasa A (PKA) — cataliza la transferencia de un grupo fosfato desde el ATP hacia una proteína reguladora o el dominio R del complejo del canal de cloro: R + ATP → R-P + ADP.
- Receptores con actividad tirosincinasa — tras la unión de la hormona, sufren autofosforilación y desencadenan una cascada de fosforilación de proteínas.
¿Mediante qué proteínas específicas se forman las depresiones revestidas en el transporte vesicular?
Las depresiones revestidas durante la endocitosis mediada por receptores se forman con la participación de proteínas de cubierta:
- Adaptina — es el nexo de unión.
- Clatrina — forma el armazón de la vesícula.
Tras la unión de la sustancia al receptor en la superficie de la membrana, se produce una invaginación con la formación de una depresión revestida gracias a la participación de la adaptina y la clatrina; a continuación, se forma una vesícula rodeada por una cubierta de clatrina.
¿Cuál es el mecanismo de la difusión lateral de las proteínas integrales en la membrana?
La difusión lateral es la capacidad de los componentes de la membrana para desplazarse en el plano de la misma sin abandonar su capa. Esta propiedad está relacionada con la estructura de mosaico fluido de la membrana.
Para las proteínas integrales, las fuentes citan directamente un ejemplo: los receptores adrenérgicos acoplados a proteínas G son proteínas integrales de membrana con 7 dominios transmembranales y son capaces de realizar difusión lateral en la bicapa de la membrana.
Las proteínas integrales presentan una parte de su cadena polipeptídica sumergida en la capa lipídica; sus regiones hidrófobas interactúan con las cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos y contienen aminoácidos apolares.
Para recordar las funciones de las proteínas de membrana, ayuda la frase: «Transporte de Receptores Ocurre Enzimática y Estructuralmente» (Transporte, Receptora, Inmunológica, Enzimática, Estructural).
Preguntas de clases y exámenes
¿Qué significa el concepto de «asimetría transmembranal»?
Es una característica estructural de la membrana en la cual las capas lipídica externa e interna difieren entre sí en su composición de lípidos y proteínas integradas.
¿Cómo pueden mantenerse las proteínas superficiales unidas a la membrana?
Pueden unirse a proteínas integrales, acoplarse a las cabezas polares de los lípidos o «anclarse» mediante un dominio hidrófobo corto o un residuo de ácido graso unido covalentemente (acilación).
¿Para qué sirve la glicosilación de las proteínas en la superficie externa?
La adición de componentes glucídicos protege a las proteínas integrales de la membrana frente al daño causado por enzimas proteasas que se encuentran en el espacio intercelular.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismos de formación de las «depresiones revestidas» en el transporte vesicular
- El proceso de fosforilación postraduccional para la regulación de la actividad
- Diferencias en la composición de aminoácidos entre las zonas hidrófobas e hidrófilas de las proteínas integrales
- El papel de la difusión lateral de las proteínas aciladas
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