К
мембранным белкам
относятся
белки
, которые встроены в
клеточную мембрану
или мембрану клеточной
органеллы
или ассоциированы с таковой. Около 25 % всех белков являются мембранными.
Классификация
Мембранные белки могут быть классифицированы по топологическому или биохимическому принципу. Топологическая классификация основана на том, сколько раз белок пересекает липидный бислой. В соответствии с этим критерием белки подразделяются на
монотопические
,
битопические
и
политопические
:
монотопические
белки взаимодействуют с одной поверхностью мембраны и не пересекают её;
битопические
пронизывают мембрану насквозь и взаимодействуют с обеими её поверхностями;
политопические
пронизывают мембрану несколько раз (многократное взаимодействие с липидами).
Монотопические относятся к периферическим белкам, а другие — к интегральным.
Топологическая классификация
По отношению к мембране мембранные белки делятся на поли- и монотопические.
Политопические, или трансмембранные, белки
полностью пронизывают мембрану и, таким образом, взаимодействуют с обеими сторонами липидного бислоя. Как правило, трансмембранный фрагмент белка является
альфа-спиралью
, состоящей из гидрофобных
аминокислот
(возможно от 1 до 20 таких фрагментов). Только у
бактерий
, а также в
митохондриях
и
хлоропластах
трансмембранные фрагменты могут быть организованы как
бета-складчатая структура
(от 8 до 22 поворотов полипептидной цепи).
Интегральные монотопические белки
постоянно встроены в липидный бислой, но соединены с мембраной только на одной стороне, не проникая на противоположную сторону.
Биохимическая классификация
По биохимической классификации мембранные белки делятся на
интегральные
и
периферические
.
Интегральные мембранные белки
прочно встроены в мембрану и могут быть извлечены из
липидного
окружения только с помощью
детергентов
или неполярных растворителей. По отношению к липидному бислою интегральные белки могут быть трансмембранными политопическими или интегральными монотопическими.
Периферические мембранные белки
являются монотопическими белками. Они либо связаны слабыми связями с липидной мембраной, либо ассоциируют с интегральными белками за счёт гидрофобных, электростатических или других нековалентных сил. Таким образом, в отличие от интегральных белков они диссоциируют от мембраны при обработке соответствующим водным раствором (например, с низким или высоким pH, с высокой концентрацией соли или под действием хаотропного агента). Эта диссоциация не требует разрушения мембраны.
Stevens T.J. and Arkin I.T. (2000) Do more complex organisms have a greater proportion of membrane protein in their genomes?,
Proteins
,
vol. 39
(4):417-420