Was machen die Proteine in der Plasmamembran?

Zum Beispiel führen Plasmamembranproteine so unterschiedliche Funktionen aus wie den Transport von Nährstoffen über die Plasmamembran, den Empfang chemischer Signale von außerhalb der Zelle, die Umsetzung chemischer Signale in intrazelluläre Aktionen und manchmal die Verankerung der Zelle an einem bestimmten Ort (Abbildung 4). Während die Membranlipide die Grundstruktur der Lipiddoppelschicht bilden, sind die aktiven Funktionen der Membran von den Proteinen abhängig.

Was machen die Proteine in der Plasmamembran?

Zum Beispiel führen Plasmamembranproteine so unterschiedliche Funktionen aus wie den Transport von Nährstoffen über die Plasmamembran, den Empfang chemischer Signale von außerhalb der Zelle, die Umsetzung chemischer Signale in intrazelluläre Aktionen und manchmal die Verankerung der Zelle an einem bestimmten Ort (Abbildung 4). Während die Membranlipide die Grundstruktur der Lipiddoppelschicht bilden, sind die aktiven Funktionen der Membran von den Proteinen abhängig. Zelladhäsion, Energietransduktion, Signalübertragung, Zellerkennung und Transport sind nur einige der wichtigen biologischen Prozesse, die von Membranproteinen ausgeführt werden. Periphere Membranproteine, oder extrinsische Proteine, interagieren nicht mit dem hydrophoben Kern der Phospholipid-Doppelschicht. Stattdessen sind sie meist indirekt durch Wechselwirkungen mit integralen Membranproteinen oder direkt durch Wechselwirkungen mit polaren Lipidkopfgruppen an die Membran gebunden.

Zu den peripheren Proteinen, die an der zytosolischen Seite der Plasmamembran lokalisiert sind, gehören die Zytoskelettproteine Spektrin und Aktin in Erythrozyten (Kapitel 18) und das Enzym Proteinkinase C. Dieses Enzym pendelt zwischen dem Zytosol und der zytosolischen Seite der Plasmamembran und spielt eine Rolle bei der Signaltransduktion (Kapitel 20). Andere periphere Proteine, darunter bestimmte Proteine der extrazellulären Matrix, sind an der äußeren (exoplasmatischen) Oberfläche der Plasmamembran lokalisiert. Membranproteine können hydrophile Moleküle durch die Zellmembran passieren lassen. Im Gegensatz zu den Transmembranproteinen ist eine Vielzahl von Proteinen (viele davon verhalten sich wie integrale Membranproteine) durch kovalent gebundene Lipide oder Glykolipide in der Plasmamembran verankert (Abbildung 12).

Zum Beispiel erfüllen Plasmamembranproteine so unterschiedliche Funktionen wie den Transport von Nährstoffen durch die Plasmamembran, den Empfang chemischer Signale von außerhalb der Zelle, die Umsetzung chemischer Signale in intrazelluläre Aktionen und manchmal die Verankerung der Zelle an einem bestimmten Ort (Abbildung 4). Integrale Membranproteine sind ein fester Bestandteil einer Zellmembran und können entweder die Membran durchdringen (transmembranös) oder mit der einen oder anderen Seite einer Membran assoziieren (integral monotop). Periphere Membranproteine sind kein permanenter Teil einer Membran und können hydrophobe, elektrostatische und andere nicht-kovalente Wechselwirkungen mit der Membran oder den integralen Proteinen haben. In anderen Fällen kann die Mobilität von Membranproteinen durch ihre Assoziationen mit anderen Membranproteinen, mit Proteinen auf der Oberfläche benachbarter Zellen oder mit der extrazellulären Matrix eingeschränkt sein. Verankerung von integralen Proteinen an der Plasmamembran durch in die Membran eingebettete Kohlenwasserstoffgruppen (rot hervorgehoben).

Eine weitere Möglichkeit ist, dass die Membran der Zelle, also die Plasmamembran, Proteine trägt, die mit anderen Zellen interagieren. Es wird angenommen, dass diese Cluster aus Sphingolipiden und Cholesterin "Rafts" bilden, die sich seitlich innerhalb der Plasmamembran bewegen und mit spezifischen Membranproteinen assoziieren können. Diese Proteine werden dann in Membranvesikeln vom endoplasmatischen Retikulum zum Golgi-Apparat und von dort zur Plasmamembran transportiert. Bei den meisten dieser Proteine handelt es sich um periphere Membranproteine, die als Bestandteile des kortikalen Zytoskeletts identifiziert wurden, das der Plasmamembran zugrunde liegt und die Zellform bestimmt (siehe Kapitel 11). Mit jeder Membran ist eine Reihe von Membranproteinen assoziiert, die es der Membran ermöglichen, ihre charakteristischen Aktivitäten auszuführen (Abbildung 3-32).