Un dominio transmembrana (TMD) es un dominio proteico que atraviesa la membrana . Los TMD generalmente adoptan una conformación topológica de hélice alfa , aunque algunos TMD, como los de las porinas, pueden adoptar una conformación diferente. Debido a que el interior de la bicapa lipídica es hidrófobo , los residuos de aminoácidos en los TMD suelen ser hidrófobos, aunque las proteínas como las bombas de membrana y los canales iónicos pueden contener residuos polares. Los TMD varían mucho en longitud, secuencia e hidrofobicidad , adoptando propiedades específicas de orgánulos. [1]
Las hélices transmembrana son visibles en estructuras de proteínas de membrana determinadas por difracción de rayos X. También pueden predecirse sobre la base de escalas de hidrofobicidad . Debido a que el interior de la bicapa y el interior de la mayoría de las proteínas de estructura conocida son hidrófobos , se presume que es un requisito de los aminoácidos que atraviesan una membrana que también sean hidrófobos. Sin embargo, las bombas de membrana y los canales iónicos también contienen numerosos residuos cargados y polares dentro de los segmentos transmembrana generalmente no polares.
El uso de "análisis de hidrofobicidad" para predecir hélices transmembrana permite una predicción a su vez de la "topología transmembrana" de una proteína; es decir, predicción de qué partes de ella sobresalen hacia la célula, qué partes sobresalen y cuántas veces la cadena de proteínas atraviesa la membrana.
Dado que la traducción de proteínas ocurre en el citosol (un ambiente acuoso ), se requieren factores que reconozcan el TMD y los protejan en este ambiente hostil. También se requieren factores adicionales que permitan que el TMD se incorpore a la membrana diana (es decir, retículo endoplásmico u otros orgánulos). [5] Los factores también detectan el plegado incorrecto de TMD dentro de la membrana y realizan funciones de control de calidad. Estos factores deben poder reconocer un conjunto muy variable de TMD y pueden segregarse en los activos en el citosol o activos en la membrana. [5]
Se cree que los factores de reconocimiento citosólico utilizan dos estrategias distintas. [5] En la estrategia de co-traducción, el reconocimiento y el blindaje están acoplados a la síntesis de proteínas. Los estudios de asociación de todo el genoma indican que la mayoría de las proteínas de membrana que se dirigen al retículo endoplásmico son manejadas por la partícula de reconocimiento de señales.que se une al túnel de salida del ribosoma e inicia el reconocimiento y el blindaje a medida que se traduce la proteína. La segunda estrategia involucra proteínas ancladas a la cola, definidas por un solo TMD ubicado cerca del terminal carboxilo de la proteína de membrana. Una vez que se completa la traducción, el TMD anclado en la cola permanece en el túnel de salida del ribosoma y una ATPasa media la orientación al retículo endoplásmico. Los ejemplos de factores de transferencia incluyen TRC40 en eucariotas superiores y Get3 en levadura. Además, los factores de unión a TMD generales protegen contra la agregación y otras interacciones disruptivas. SGTA y calmodulina son dos factores generales de unión a TMD bien conocidos. El control de calidad de las proteínas de membrana involucra factores de unión a TMD que están relacionados con la ubiquitinación . sistema de proteasoma .
Una vez transportados, los factores ayudan con la inserción del TMD a través del grupo de "cabeza" de fosfato de la capa hidrófila de la membrana de fosfolípidos . [5] Los factores de control de calidad deben poder discernir la función y la topología, así como facilitar la extracción al citosol. La partícula de reconocimiento de señales transporta proteínas de membrana al canal de translocación Sec , colocando el túnel de salida del ribosoma próximo al poro central del translocón y minimizando la exposición del TMD al citosol. Los insegustos también pueden mediar la inserción de TMD en la bicapa lipídica . Las inseguras incluyen la bacteria YidC, la mitocondrial Oxa1 y el cloroplasto Alb3, todos los cuales son evolutivamenterelacionado. Las familias de enzimas conservadas Hrd1 y Derlin son ejemplos de factores de control de calidad unidos a la membrana.