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Proteína de membrana de un solo paso

Representación esquemática de las proteínas transmembrana: 1. una proteína con una sola hélice α transmembrana (una proteína de membrana de un solo paso) (bitópica) 2. una proteína α-helicoidal transmembrana politópica 3. una proteína β-lámina transmembrana politópica
La membrana está representada en amarillo.

Una proteína de membrana de un solo paso, también conocida como proteína de un solo paso o proteína bitópica, es una proteína transmembrana que atraviesa la bicapa lipídica solo una vez. [1] [2] Estas proteínas pueden constituir hasta el 50% de todas las proteínas transmembrana , dependiendo del organismo, y contribuyen significativamente a la red de interacciones entre diferentes proteínas en las células , incluidas las interacciones a través de hélices alfa transmembrana . [3] Por lo general, incluyen uno o varios dominios solubles en agua situados en los diferentes lados de las membranas biológicas , por ejemplo en los receptores transmembrana de un solo paso . [4] Algunas de ellas son pequeñas y sirven como subunidades reguladoras o estabilizadoras de la estructura en grandes complejos transmembrana multiproteicos, como los fotosistemas o la cadena respiratoria . Se identificaron más de 2300 proteínas de membrana de un solo paso en el genoma humano . [5]

Clasificación basada en topología

Las proteínas bitópicas se clasifican en 4 tipos, según su topología transmembrana y la ubicación de la hélice transmembrana en la secuencia de aminoácidos de la proteína. Según Uniprot :

Por lo tanto, las proteínas de tipo I están ancladas a la membrana lipídica con una secuencia de anclaje de detención de transferencia y tienen sus dominios N-terminales dirigidos al lumen del RE durante la síntesis. Los tipos II y III están anclados con una secuencia de anclaje de señal, siendo el tipo II dirigido al lumen del RE con su dominio C-terminal, mientras que el tipo III tiene sus dominios N-terminales dirigidos al lumen del RE.

Estructura

Una proteína transmembrana de un solo paso consta típicamente de tres dominios, el dominio extracelular , el dominio transmembrana y el dominio intracelular. El dominio transmembrana es el más pequeño, con alrededor de 25 residuos de aminoácidos , y forma una hélice alfa insertada en la bicapa de la membrana. El ECD es típicamente mucho más grande que el ICD y a menudo es globular , mientras que muchos ICD tienen un desorden relativamente alto . [10] Algunas proteínas de esta clase funcionan como monómeros, pero la dimerización u oligomerización de orden superior es común. [10] [11]

Evolución

La cantidad de proteínas transmembrana de un solo paso en el genoma de un organismo varía significativamente. Es mayor en eucariotas que en procariotas y en organismos multicelulares que en unicelulares . [12] La fracción de proteínas en esta clase es mayor en humanos que en los organismos modelo Danio rerio (pez cebra) y Caenorhabditis elegans (gusanos nematodos), lo que sugiere que los genes que codifican estas proteínas han experimentado una expansión en los linajes de vertebrados y mamíferos . [4]

Bases de datos

Referencias

  1. ^ "Proteína de membrana de un solo paso". www.uniprot.org .
  2. ^ Biología estructural de membranas: con fundamentos bioquímicos y biofísicos , por Mary Luckey, 2014, Cambridge University Press , página 91.
  3. ^ Zviling, Moti; Kochva, Uzi; Arkin, Isaiah T. (2007). "¿Qué importancia tienen las hélices transmembrana de las proteínas de membrana bitópica?". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranas . 1768 (3): 387–392. doi :10.1016/j.bbamem.2006.11.019. PMID  17258687.
  4. ^ ab Pahl, Matthew C; Askinazi, Olga L; Hamilton, Catherine; Cheng, Irene; Cichewicz, Karol; Kuhn, Jason; Manohar, Sumanth; Deppmann, Christopher D (18 de octubre de 2013). "Señalización a través de proteínas transmembrana de un solo paso". eLS : a0025160. doi :10.1002/9780470015902.a0025160. ISBN 978-0-470-01617-6.
  5. ^ Lista de proteínas transmembrana de un solo paso en humanos según la base de datos Membranome
  6. ^ "Proteína de membrana de tipo I de un solo paso". UniProt . Consultado el 15 de junio de 2021 .
  7. ^ "Proteína de membrana de tipo II de un solo paso". UniProt . Consultado el 15 de junio de 2021 .
  8. ^ "Proteína de membrana de tipo III de un solo paso". UniProt . Consultado el 15 de junio de 2021 .
  9. ^ "Proteína de membrana de tipo IV de un solo paso". UniProt . Consultado el 15 de junio de 2021 .
  10. ^ ab Bugge, Katrine; Lindorff-Larsen, Kresten; Kragelund, Birthe B. (diciembre de 2016). "Comprender la señalización del receptor transmembrana de paso único desde un punto de vista estructural: ¿qué nos falta?" (PDF) . El Diario FEBS . 283 (24): 4424–4451. doi :10.1111/febs.13793. PMID  27350538.
  11. ^ Valley, Christopher C.; Lewis, Andrew K.; Sachs, Jonathan N. (septiembre de 2017). "Uniendo las piezas: desentrañando la esquiva relación estructura-función en receptores de membrana de un solo paso". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranas . 1859 (9): 1398–1416. doi :10.1016/j.bbamem.2017.01.016. PMC 5487282 . PMID  28089689. 
  12. ^ Pogozheva, Irina D.; Lomize, Andrei L. (febrero de 2018). "Evolución y adaptación de proteínas transmembrana de paso único". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranas . 1860 (2): 364–377. doi :10.1016/j.bbamem.2017.11.002. PMID  29129605.