Como ya se ha dicho, las membranas celulares tienen muchísimas proteínas. Según el tipo celular y el organelo particular de la célula, una membrana puede contener cientos de proteínas diferentes. Cada proteína de membrana tiene una orientación definida en relación con el citoplasma, por lo que las propiedades de una y otra, difieren mucho.
- Tipos de proteína
- Ejemplos por funciones
- Balsas lipídicas
- Solubilizar y purificar proteínas de membrana
- Difusión de proteínas de membrana
Tipos de proteína
Proteínas integrales
Son proteínas transmembrana, por lo que cruzan completamente la bicapa lipídica.
Esto significa que tienen dominios que sobresalen por los lados extracelular y citoplásmico de la membrana. Algunas proteínas integrales sólo tienen un segmento que abarca todo el grosor de la membrana y otros la cruzan varias veces. Constituyen del 20% al 30% de todas las proteínas.
Proteínas periféricas
Se sitúan completas fuera de la bicapa lipídica, ya sea del lado citoplásmico o el extracelular.
Se relacionan con la superficie de la membrana por enlaces no covalentes.
Proteínas ancladas al lípido
Se localizan fuera de la bicapa lipídica, en la superficie extracelular o en la citoplásmica.
Tienen enlaces covalentes con una molécula de lípido que se encuentra dentro de la membrana.
Ejemplos por funciones
| Clase funcional | Ejemplo | Función específica |
|---|---|---|
| Transportadoras | Bomba de NA+ | Bombea activamente Na+ hacia el exterior de las células y K- hacia el interior. |
| De anclaje | Integrinas | Une los filamentos de actina intracelulares con las proteínas de la matriz extracelular. |
| Receptoras | Receptores del factor de crecimiento derivado de las plaquetas (PDGF) | Une el PGDF extracelular y en consecuencia, genera señales intracelulares que inducen el crecimiento y la división de las células. |
| Enzimas | Adenilactociclasa | Cataliza la producción de AMP cíclico intracelular en respuesta a señales extracelulares. |
Hay además, muchas formas específicas en las que las proteínas se unen e interaccionan en la membrana plasmática:
- Con una hélice alpha única
- Con múltiples hélices alpha
- Unida a la bicapa lipídica a través de una unión covalente
- A través de la unión de un oligosacárido a fosfatidilinositol en la monocapa no citosólica
- Mediante interacciones no covalentes con otras proteínas de membrana
- Mediante una hélice alpha anfipática que se une a la monocapa citosólica a través de la superficie hidrofóbica de hélice
- En forma de hebra beta enrollada (barril)
Balsas lipídicas
Cuando se extraen los lípidos de la membrana de las células para preparar bicapas lipídicas artificiales, el colesterol y los esfingolípidos tienden a autoensamblarse en microdominios que tienen mayor grado de gelación y orden que las regiones circundantes, compuestas sobre todo por fosfoglicéridos. Por estas propiedades distintivas, los microdominios tienden a flotar en el ambiente más liquido y desordenado de la bicapa artificial. Como resultado, a estos parches de colesterol y esfingolípido se llaman balsas lipídicas. Cuando se agregan a estas bicapas artificiales, ciertas proteínas tienden a concentrarse en las balsas lipídicas, mientras que otras tienden a permanecer fuera de estas.
Sin embargo, existe controversia sobre si estas balsas existen en las células vivas, pues todos los experimentos hasta ahora intentados, han sido fallidos o de dudosos resultados debido a las técnicas utilizadas. Tal vez no existan o tal vez sean tan pequeñas y efímeras que sea difícil detectarlas con los métodos actuales.
Solubilizar y purificar proteínas de membrana
Para que una proteína dada pueda estudiarse en forma detallada, es necesario separarla de todas las otras proteínas celulares. En la mayor parte de las proteínas de membrana, el primer paso de este proceso consiste en solubilizar la membrana con agentes que destruyan la bicapa lipídica mediante la rotura de las regiones hidrófobas. Los agentes más utilizados con esta finalidad, son los detergentes.
Al mezclar una cantidad muy abundante de detergentes con membranas, los extremos hidrófobos de las moléculas de detergente se unen a la región hidrofóba que atraviesa el espesor de la membrana de las proteínas transmembrana y a las colas hidrófilas de las moléculas de fosfolípidos, lo que determina la separación de las proteínas y los fosfolípidos.
Difusión de proteínas de membrana
La fusión celular es una técnica en la que dos tipos distintos de células, o células de dos especies diferentes, se fusionan para producir una célula con un citoplasma común y una sola membrana continua.
Los primeros experimentos en demostrar que las proteínas de membrana podrían moverse dentro del plano de la misma usando la fusión celular, los publicaron Larry Frye y Michael Edidin en 1970. En sus experimentos fusionaron células de ratón y de humano y se siguió la localización de proteínas específicas de la membrana plasmática una vez que las dos membranas se habían vuelto una continua. Para seguir la distribución de las proteínas, se marcaron anticuerpos contra uno u otro tipo de proteína y se les unió covalentemente pigmentos fluorescentes. Al momento de la fusión, la membrana plasmática se veía como mitad de humano y mitad de ratón, sin embargo, después de media hora, se pudo notar como todos los pigmentos ya estaban distribuidos por toda la membrana.