Интегральные белки

Интегральные белки

Интегральный мембранный белок (ИМБ, IMP или просто интегральный белок) — это один из типов мембранных белков, которые прочно связаны с цитоплазматической мембраной (интегрированы, встроены в мембрану). Они составляют значительную часть белков, закодированных в геноме любого организма. Интегральные белки могут быть погружены в мембрану полностью, а иногда даже пронизывают её насквозь. В этом смысле, все трансмембранные (пересекающие мембрану насквозь) белки являются интегральными белками, но не все интегральные — трансмембранными. Связь интегральных белков с липидами билипидного слоя мембраны очень прочная и определяется, главным образом, гидрофобными взаимодействиями между молекулами белков и липидов.

Структура

Важная особенность интегральных белков — наличие в их полипептидной цепи довольно протяжённых участков с преобладающим содержанием неполярных аминокислот. Как правило, эти участки имеют конформацию α-спирали, на наружной стороне которой расположены боковые углеводородные фрагменты аминокислотных остатков, в результате чего вся спираль в целом приобретает гидрофобный характер. Доля α-спиральных участков в мембранных белках довольно велика (составляет 30—50 %), остальная часть полипептидной цепи находится преимущественно в форме клубка (глобулы). Участков с β-структурой, как правило, мало, но если они есть, то такой белок как правило имеет форму бета-бочонка.

Интегральные белки можно разделить на две группы:

- политопические интегральные белки, или «трансмембранные белки»;

- монотопические интегральные белки - это интегральные мембранные белки, которые закреплены только с одной стороны мембраны и не пересекают её полностью.

Структурные исследования

Одним из главных препятствий при структурном изучении интегральных белков биологических мембран является их низкая растворимость в воде. Мембранные белки практически нерастворимы в водных буферных системах, и это фактически исключает использование для их изучения протеолитических ферментов в традиционной форме. Эта же проблема мешает получению их точных атомных структур методом рентгеноструктурного анализа, поскольку мембранные белки с трудом образуют кристаллы. По этой причине для выяснения их третичной и четвертичной структуры часто используется метод моделирования на основе пространственной структуры гомологичных, т.е. сходных с ними, белков.

Функции

Интегральные мембранные белки включают в себя белки-транспортёры, линкеры, ионные каналы, рецепторы, ферменты, структурные домены мембранных якорей, белки, участвующие в накоплении и передаче энергии, и белки, ответственные за клеточную адгезию (прилипание).

Примеры интегральных белков:

• бактериородопсин,
• белки клеточной адгезии,
• белки щелевых контактов – коннексины,
• гликофорины,
• инсулиновый рецептор,
• ионные каналы,
• GPCR — рецепторы, сопряжённые с G-белками, семейство семиспиральных белков, к которому, в частности, относятся адренорецепторы.