Transmembranproteine

Transmembranproteine bilden eine wichtige Klasse von Membranproteinen die die komplette Phospholipid-Doppelschicht einer Zelle durchdringen. Sie machen fast ein Drittel des Gesamtproteingehaltes von Zellen aus und sind für die Funktionalität der Zelle und der Zellorganellen von großer Bedeutung.  

Transmembranproteine besitzen lipophile und hydrophile Bereiche. Die lipophilen Abschnitte der Transmembranproteine treten mit den Lipidmolekülen im Inneren der Doppelschicht in Wechselwirkung. Die hydrophilen Abschnitte (= Tunnelproteine) ragen auf beiden Seiten aus der Lipiddoppelschicht heraus. Transmembranproteine sind meist glykosyliert. Ihre Oligosaccharidketten liegen stets auf der extrazellulären Seite der Membran. Andere Proteine, die mit Membranen assoziiert sind, sind nur an eine der beiden Membranaußenseiten gebunden

Transmembranproteine erfüllen ihre Funktion als Zelladhäsionsmoleküle, Rezeptoren, Ionenkanäle oder Strukturproteine. Sie sind spezifisch für jeden Membrantyp einer Zelle. Das Endoplasmatische Retikulum besitzt andere Membranproteine als z. B. die Plasmamembran oder die Mitochondrien. Dies ist Ausdruck der unterschiedlichen Funktionen verschiedener Biomembranen. Mit einem Funktionswechsel der Biomembran ist der Austausch von Membranproteinen verbunden.

Der Teil des Proteins, der die Membran durchquert, wird als Transmembrandomäne bezeichnet.

Bei der betreffenden Membran kann es sich sowohl um die Plasmamembran handeln als auch um die Membran einer Organelle im Zytosol. Zu den Transmembranproteinen gehören Ionenkanäle, Transmembranrezeptoren, Transporter, ATP-abhängige Pumpen, Zelladhäsionsmoleküle und andere. Es werden dabei Singlepass-Transmembranproteine, die die Membran nur einmal durchqueren, von Multipass-Transmembranproteinen, die die Membran mehrmals durchqueren, unterschieden.

• Die Singlepass-Transmembranproteine werden als Typ-I-Transmembranprotein bezeichnet, wenn der N-Terminus extrazellulär liegt.
• Die Singlepass-Transmembranproteine werden als Typ-II-Transmembranprotein bezeichnet, wenn der N-Terminus intrazellulär liegt.
• Typ-III-Membranproteine enthalten mehrere Transmembranhelices (sog.Multipass-Proteine)
• Typ-IV-Membranproteine bestehen aus mehreren Proteinen vom Typ-I und Typ-II

• Typ-V- und VI- Membranproteine enthalten einen Lipidanker, der kovalent mit der Aminosäurektte verbunden ist und das Protein in der Membran verankert.
  

• Beta-Barrel-Membranproteine (barrel = engl. Fass), die die Membran mit antiparallelen Faltbalttstrukturen durchspannen.   

   

Zu den Transmembranproteinen gehören:

• Ionenkanäle
• Transmembranrezeptoren
• Transporter
• ATP-abhängige Pumpen
• Zelladhäsionsmoleküle u.a.