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Ein '''Membranprotein''' ist ein [[Protein]], das mit der [[Zellmembran]] oder einer [[Biomembran]] von [[Zellkompartiment]]en bzw. [[Organell]]en einer [[Zelle (Biologie)|Zelle]] assoziiert ist. Ein Membranprotein, das gleichzeitig ein Enzym ist, wird als '''Membranenzym''' bezeichnet.

Hierbei wird unterschieden zwischen [[Periphere Membranproteine|''peripheren'' Membranproteinen]], als an die Membranoberfläche gebundenen Proteinen, und [[Integrale Membranproteine|''integralen'' Membranproteinen]], welche mit einem [[hydrophob]]en Anteil in die [[Doppellipidschicht]] der Membran integriert sind und sie zumeist als [[Transmembranprotein]] durchspannen. Etwa 25 bis 30 Prozent aller natürlich vorkommenden Proteine sind in Zellmembranen eingelagert.<ref name="PMID_18763712">{{cite journal |author=S. Tan |date=2008 |title=Membrane proteins and membrane proteomics |journal=Proteomics |volume=8 |issue=19 |pages=3924–3932 |pmid=18763712 |language=en}}</ref><ref name="PMID_18674618">{{cite journal |author=E. P. Carpenter et al. |date=2008 |title=Overcoming the challenges of membrane protein crystallography |journal=Curr Opin Struct Biol |volume=18 |issue=5 |pages=581–586 |pmid=18674618 |language=en}}</ref><ref name="PMID_20508636">{{cite journal |author=M. Baker |date=2010 |title=Making membrane proteins for structures: a trillion tiny tweaks |journal=[[Nat Methods]] |volume=7 |issue=6 |pages=429–434 |pmid=20508636 |language=en}}</ref> Die Bezeichnung ''Proteolipide'' ist eine veraltete Bezeichnung für hydrophobe integrale Membranproteine.<ref>J. M. Lackie: ''The Dictionary of Cell and Molecular Biology'', 4. Auflage, 2007, Academic Press, ISBN 978-0-12-373986-5. S. 347.</ref> Proteolipide sind im Gegensatz zu den [[Lipoprotein]]en nicht wasserlöslich.<ref name="Pezold">F. A. Pezold: ''Lipide und Lipoproteide im Blutplasma.'' Springer, 1961, ISBN 3-642-87366-9. S. 22.</ref>

Neben den [[Strukturprotein]]en und den [[Globuläre Proteine|globulären Proteinen]] bilden Membranproteine eine Hauptklasse an Proteinen.

== Eigenschaften ==
Zu den integralen Membranproteinen gehören die [[Transmembranprotein]]e, während zu den peripheren Membranproteinen die [[Membranständiges Protein|membranständigen Proteine]] zählen. Der Unterschied liegt darin, ob sie die Biomembran vollständig oder zum Teil durchziehen oder nur an die [[Hydrophilie|hydrophile]] Oberfläche der [[Doppellipidschicht|Lipiddoppelschicht]] angelagert bzw. darin verankert sind. Zelluläre Proteine mit Anteilen auf der [[Zelloberfläche]] werden als ''Oberflächenproteine'' bezeichnet.

Viele Oberflächenproteine wurden als [[Cluster of differentiation|CD-Antigene]] entdeckt. Virale Proteine an der Oberfläche eines [[Virion]]s werden auch als Oberflächenproteine bezeichnet und binden dort oftmals [[Antikörper]], sind jedoch nur bei [[Virushülle|behüllten]] Viren auch gleichzeitig Membranproteine mit den charakteristischen [[hydrophob]]en [[Aminosäuresequenz]]en. Proteine und [[Kohlenhydrat]]e mit zumindest einem Anteil auf der Zelloberfläche können als [[Antigen]]e eine [[humorale Immunantwort]] auslösen und werden im Bezug auf das [[Immunsystem]] als [[Oberflächenantigen]]e bezeichnet.

Die Struktur der Proteine hängt vom Zustand ab. Ein in der Membran verankertes Protein besitzt oft [[Phosphorylierung|Phosphorylierungs-]], [[Glykosylierung|Glykosylierungs-]] und [[Myristoylierung]]sstellen, welche posttranslational die [[Tertiärstruktur]] beeinflussen.

Membranproteine sind von großer [[Medizin|medizinischer]] Bedeutung: etwa die Hälfte aller derzeit zugelassener [[Arzneimittel]] wirkt auf diesen Proteintyp als [[therapeutisch]]e Zielstruktur ein.<ref name="PMID_20508636" />

== Funktionen ==
Membranproteine sind funktionelle Schlüsselproteine, da sie zum einen wichtiger Bestandteil der strukturellen Abgrenzung der [[Organell]]en sind; weiterhin spielen sie eine entscheidende Rolle bei nahezu allen zellulären Funktionen.<ref name="PMID_20508636" /><ref name="PMID_18780351">{{cite journal |author=P. G. Sadowski |date=2008 |title=Sub-cellular localization of membrane proteins |journal=Proteomics |volume=8 |issue=19 |pages=3991–4011 |pmid=18780351 |language=en}}</ref> Zu nennen sind hier neben anderen:

# [[Katalysatoraktivität|Enzymaktivität]]
# [[Signaltransduktion|Signalübertragung]]
# [[Membrantransport|Transport]] (Proteine, Ionen etc.)
# Verankerung an [[Cytoskelett]] und [[extrazelluläre Matrix|extrazellulärer Matrix]]
# Zell-Zell-Erkennung
# [[Zellkontakt|Zellverbindung]]

== Typen ==
Membranproteine übernehmen meist wichtige physiologische Aufgaben, z. B. als [[Zelladhäsionsmolekül]]e, [[Translokase]]n oder [[Rezeptor (Biochemie)|Rezeptoren]] von [[Signalweg]]en. Beispiele sind [[Porine]] (z. B. [[Aquaporine]], wichtig für den Wasser- und Energiehaushalt) und [[ABC-Transporter]] sowie [[Lichtrezeptor]]en wie [[Rhodopsin]].

Man unterscheidet die Transmembranproteine funktionell. Transporter und Kanäle sind essentiell, um u. a. das Ionengleichgewicht einer Zelle zu gewährleisten, [[Enzym]]e katalysieren wichtige Stoffwechselprozesse, Rezeptoren dienen einer Weiterleitung von Signalen über eine Lipidschicht hinweg, [[Connexin]]e knüpfen direkte Verbindungen zwischen Zellen usw.

;Transporterklassen

# [[ABC-Transporter]]
# [[Ionenkanäle]]
# [[Membranständige ATPasen]]
# [[SLC-Transporter]]
# Wasserkanäle (siehe [[Aquaporine]])

== Hydrophobizität ==
{{Hauptartikel|Hydrophobizitätsskala}}
Transmembranproteine sind im Transmembranbereich (Transmembrandomäne von etwa acht bis zwölf Aminosäuren) gehäuft aus den weniger [[Polarität (Chemie)|polaren]] bzw. hydrophoberen Aminosäuren aufgebaut, die mit den [[Lipid]]en der Membran eine [[Protein-Lipid-Interaktion]] eingeht.

== Weblinks ==
* [https://www.wissenschaft.de/umwelt-natur/zelle-oeffne-dich/ ''Zelle, öffne Dich!''] Auf: ''wissenschaft.de'' vom 7. Dezember 2005. Amerikanische Wissenschaftler haben den Schleusen in der Zellmembran beim Arbeiten zugeschaut.
* [https://www.bioparadigms.org/slc/intro.htm Verzeichnis der SLC-Transporter]

== Literatur ==
* Georg Löffler, [[Petro E. Petrides]]: ''Biochemie und Pathobiochemie.'' 7. Auflage. 2003.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Protein| ]]
[[Kategorie:Zellbiologie]]

Membranprotein - Versionsgeschichte

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