Введение

Тип мембранного белка, который постоянно прикреплён к биологической мембране.

Интегральный, или внутренний, мембранный белок (IMP) – это тип мембранного белка, который постоянно прикреплён к биологической мембране. Все трансмембранные белки можно классифицировать как IMP, но не все IMP являются трансмембранными белками. IMP составляют значительную долю белков, закодированных в геноме организма. Белки, проходящие сквозь мембрану, окружены кольцевыми липидами, определяемыми как липиды, находящиеся в непосредственном контакте с мембранным белком. Отделить такие белки от мембран можно только с помощью детергентов, неполярных растворителей или, иногда, денатурирующих агентов. Белки, прикрепляющиеся к клеточным мембранам лишь временно, известны как периферические мембранные белки. Эти белки могут либо ассоциироваться с интегральными мембранными белками, либо независимо внедряться в липидный бислой различными способами.

Интегральный политопический белок

Наиболее распространенным типом IMP является трансмембранный белок, который пронизывает всю биологическую мембрану. Однократно проходящие через мембрану белки пересекают мембрану только один раз, а многократно проходящие через мембрану белки многократно входят и выходят из нее, пересекая мембрану несколько раз. Однократно проходящие через мембрану белки можно классифицировать как тип I, у которых карбоксильный конец направлен к цитозолю, или тип II, у которых аминоконец направлен к цитозолю. Белки типа III содержат несколько трансмембранных доменов в одной полипептидной цепи, в то время как тип IV состоит из нескольких различных полипептидов, собранных вместе в канал, проходящий через мембрану. Белки типа V закреплены в липидном бислое посредством ковалентно связанных липидов. Наконец, белки типа VI имеют как трансмембранные домены, так и липидные якоря.

Интегральные монотопные белки

Интегральные монотопные белки связаны с мембраной только с одной стороны и не пронизывают липидный бислой насквозь.

Экстракция

Многие трудности в изучении интегральных мембранных белков обусловлены их извлечением из фосфолипидного бислоя. Поскольку интегральные белки пронизывают фосфолипидный бислой на всю ширину, их извлечение требует разрушения окружающих их фосфолипидов, не нанося при этом повреждений, которые могли бы нарушить функцию или структуру белков. Для проведения экстракции существует несколько эффективных методов, включая использование детергентов, низкосолевых растворов (высаливание), механического воздействия и резкого изменения давления.

Определение структуры белка

Инициатива по структуре белка (PSI), финансируемая Национальным институтом общемедицинских наук США (NIGMS), входящим в Национальный институт здравоохранения (NIH), ставит своей целью определение трехмерных структур белков и разработку методов, используемых в структурной биологии, в том числе для мембранных белков. Моделирование гомологии позволяет построить модель атомного разрешения "целевого" интегрального белка на основе его аминокислотной последовательности и экспериментально определенной трехмерной структуры родственного гомологичного белка. Эта процедура широко применяется для лиганд-связывающих G-белковых рецепторов (GPCR) и их комплексов.

Функция

IMP включают транспортеры, линкеры, каналы, рецепторы, ферменты, структурные мембранные якорные домены, белки, участвующие в накоплении и передаче энергии, и белки, ответственные за клеточную адгезию. Классификация транспортеров доступна в Базе данных классификации транспортеров. В качестве примера взаимосвязи между IMP (в данном случае бактериальным светоулавливающим пигментом, бактериородопсином) и мембраной, образованной фосфолипидным бислоем, приведена иллюстрация ниже. В этом случае интегральный мембранный белок пронизывает фосфолипидный бислой семь раз. Часть белка, погруженная в гидрофобные области бислоя, имеет альфа-спиральную структуру и состоит преимущественно из гидрофобных аминокислот. C-концевой конец белка находится в цитозоле, а N-концевой регион – снаружи клетки. Мембрана, содержащая этот конкретный белок, способна функционировать в фотосинтезе.