Este documento resume las características principales de las proteínas de membrana. Explica que la proporción de lípidos y proteínas varía según el tipo de membrana, y describe algunas funciones clave de las proteínas de membrana como realizar reacciones químicas y transducción de señales. Además, clasifica las proteínas de membrana en integrales, ancladas a lípidos y periféricas, e identifica requisitos estructurales comunes como hélices alfa y dominios hidrofóbicos. Por último

1. Proteínas de membrana
Dra. Evelin Rojas

2. Membranas
¿ Relación exacta Lípidos ↔Proteínas ?
Varía según identidad de membrana

3. Proporción lípidos- proteínas
Membrana Componente en
mayor proporción
Célula nerviosa Lípidos
Mitocondrial interna Proteínas
Plasmática Eucariota 50% proteínas
50% Lípidos

4. Funciones proteínas de membrana
• Reacciones químicas
• Flujo de nutrientes y desechos
• Transmisión de información
• Transducción de señales

5. Interacción de las proteínas con la membrana
Centro hidrofóbico
Superficie polar

6. Clasificación proteínas de membrana
• Proteínas integrales o intrínsecas
• Proteínas ancladas a lípidos
• Proteínas periféricas

7. Proteínas integrales de membrana
Fuerte interacción a la bicapa: interacciones hidrofóbicas
Separación: Detergentes (SDS, Triton X-100, Brij)
Agentes caotrópicos (alteran estructura agua: ↓ efecto hidrofóbico)
Agentes desnaturalizantes (unión tenáz lípido-proteína)
Purificación

8. Proteínas integrales. Requerimientos
1.- ”Anfífilos orientados asimétricamente”
Aminoácidos hidrófobos Aminoácidos polares
Porción no polar
de la membrana
Porciones que se
extienden
al ambiente acuoso

9. Glicoforina A
Ej: Glicoforina A (Proteína transmembrana del eritrocito)
Dominio N-terminal
72 aa lado externo
16 cadenas de
carbohidratos
Dominio hidrofóbico
19 aa
Dominio C-terminal
40 aa
Polares y cargados

10. Glicoforina A

11. Proteínas integrales. Requerimientos
2.- Contienen hélices α u hojas β en su conformación
Ej : Bacteriorrodopsina:
Proteína homotrimérica 247 aa
7 α-hélices perpendiculares al plano bicapa
Halobactrium salinarium
Luz Gradiente de protones Bomba de protones
Impulsa síntesis de ATP

12. Bacteriorrodopsina

13. Centro de reacción fotosintética
• Proteínas bacterianas fotosintéticas
• 11 α-hélices atraviesan membrana

14. Porinas
• Proteínas formadoras de canales o poros
• Bacterias Gram –
• Eucariotas: mme y cloroplastos

15. Proteínas ancladas a lípidos
Proteínas de membrana que contienen 1 o más
grupos lipídicos unidos cavalentemente.
Tres variedades:
Proteínas preniladas
Proteínas ancladas a ácido graso
Proteínas unidas a glucosilfosfatidilinosito (GPI)

16. Proteínas preniladas
Unidas a lípido constituido por unidades
de isopreno
CH2 = C _
CH = CH2
l
CH3
Los más comunes: C15 Farnesilo
C20 Geranilgeranilo
Sitio común de prenilación: tetrapéptido C-terminal C-X-X-Y
C= Cys
X= aminoácido alifático
Y= Determina el tipo de farnesilación
Y= Ala, Met o Ser: ocurre farnesilación
Y= Leu: geranilgeraniladas

17. Proteínas farnesiladas y geranilgeraniladas
Grupos prenilos
↓
Une ezimáticamente
↓
Grupo azufre de Cys
(enlace tioester)
↓
El tripéptido X-X-Y se
elimina proteolíticamente
↓
Grupo carboxilo:
Esterifica con CH3
Produce extremo C-terminal

18. Proteínas Ras farnesiladas

19. Proteínas ancladas a ácidos grasos
Miristoilación
• Anclaje de ácido mirístico ( saturado C14) a proteínas de membrana.
• Citosol, RE, membrana plasmática, núcleo
• Enlace amida entre grupo α-amino de Gly terminal
• Estable: permanece unido a lo largo de la vida de la proteína

20. Miristoilación

21. Palmitoilación
• Anclaje de ácido palmítico ( saturado C16) a proteínas de membrana.
• Cara citoplasmática de la membrana plasmática
• Enlace tioéster con resíduo de Cys específico
• Reversible (palmitoil tioesterasas): Regula asociación proteína –membrana
• Participan en señalización transmembrana
Proteínas ancladas a ácidos grasos

22. Palmitoilación

23. Proteínas unidas a GPI
• Observadas en todos los eucariotas
• Abundantes en protozoos intestinales
• Sólo en superficie exterior de membrana plamática

24. Proteínas periféricas
Se disocian de la membrana por procedimientos suaves que dejan la
membrana intacta: No se unen a lípidos
Al extraerlas Comportan como proteínas solubles
Unidas a la superficie de la membrana ( ej citocromo c )
Interacciones electrostáticas
Enlaces de hidrógeno

25. Síntesis de proteínas
• Ribosomas
• Molde de ARNm
• Crece desde N-terminal
• Adición de aminoácidos

26. Síntesis de proteínas
Ribosomas libres
Ribosomas unidos a RE
Solubles y mitocondriales
De membrana
Destinadas a secreción
Funcionan en RE
Incorporan en lisosomas
Vía secretora

27. Vía secretora
Proteínas de todas las células
~ 25% proteínas integrales
~ 40 % procesadas por la vía
secretora u otra de señalización

28. Vía secretora
Papel del RE en el procesamiento y selección de proteínas

29. Vía secretora
Proteínas de secreción
RE
Lisosómicas
Muchas TM
Sintetizan con péptido señal (N-terminal; 13-36 a.a)
H2N-x-x-x-x-x-x-x-x-x-x-x-x-x-x-x-x-x-x-x-x-x
Centro hidrofóbico
(6-15 a.a)
1 o más residuos hidrofílicos básicos
• Forman α-hélices en ambientes no polares
• Tienen poca similitud de secuencia
• Sobresale de la superficie del ribosoma
COO-
NH2
Péptido señal
Pre-proteína

30. Partícula de reconocimiento de señal
SRP (complejo de 6 polipéptidos, unido a GDP)
Une al péptido señal
Reemplaza GDP → GTP
Cambio conformacional en SRP
Ribosoma detiene crecimiento del péptido
Evita que proteínas destinadas al RER se libere al citosol

31. Partícula de reconocimiento de señal

32. Translocón
• Poro acuoso transmembrana (multifuncional)
• Abarcan completamente la membrana del RE
• Forman un conducto → paso de proteínas solubles
• Proteína heterotrimérica
Sec 61 (mamíferos)
Sec Y ( procariotas)
• Median la inserción del segmento TM de proteína integral
Conservadas en todos los reinos
Estructura y función similar
Figura translocon Sec 61 y Sec Y

33. RE
Lisosómicas
Pasan completamente de la
membrana RER→ luz
Proteínas
TM
Contienen 1 o más secuencias
de anclaje (hidrófobas)
↓
Permanecen incrustadas
Vía secretora

34. Tránsito de vesículas
Después de síntesis
P. Secreción
P. Lisosómicas
P. TM
Aparecen en aparato de Golgi
Procesamiento post-traduccional

35. Tránsito de vesículas
Aparato de Golgi
Red Cis
Enfrente del RER
Área por donde ingresan
Proteínas al Golgi
Red trans
Área por donde salen
las proteínas procesadas
↓
Destino final

36. Tres tipos de cisternas o sacos membranosos
Tránsito de vesículas
Cisternas Cis
Cisternas media
Cisternas Trans

37. Tránsito de vesículas
Procesamiento o modificación de proteínas
↓
Transitan de un extremo a otro del Golgi
¿Cómo transitan estas proteínas?
1.- TRANSPORTE ANTERÓGRADO: En dirección Cis-Trans: entre
compartimentos sucesivos→ vesículas brotan de un compartimento y se
fusionan con el siguiente.
2.- MADURACIÓN CISTERNAL (PROGRESIÖN): viajan como “pasajeros”
Cisternas cis se vuelven cisternas trans

38. Procesamiento post-traduccional de proteínas
Al llegar a la red Trans → Proteínas maduras→ Clasificadas→ Destino celular
final

39. Transporte de proteínas al destino final
Vésículas recubiertas
Vesícula→ brota→ desde membrana de → Fusiona con membrana
origen de destino (diana)

40. Tipos de vesículas
Con base a la cubierta existen 3 tipos:
1. Clatrina
2. COP I
3. COP II
Contienen receptores:
Unen proteínas que se están transportando
Unen proteínas que median la fusión vesícula- membrana

41. Vesículas de Clatrina
•Están recubiertas de Clatrina
•Clatrina: proteína que forma estructura polihédrica (celdas o jaulas)
•Transportan proteínas TM, unidas a GPI, secreción desde el Golgi→ memb
plasm
•Forman trisquelones (estructuras flexibles de 3 patas)
Permiten formación de vesículas de ≠ tamaño
Brotación de vesículas desde una membrana
•Participan en Endocitosis→ Internalizar proteínas medio externo→medio interno
Foto vesícula de clatrina

42. Vesículas cubiertas COP I y COP II
COP I :
• Proteína coat (para cubierta) = coatómero
• Forman una capa borrosa alrrededor de la vesícula
• En compartimentos sucesivos del Golgi
• Devuelven proteínas del RE que escapan a la retención del Golgi
COP II :
• Reciclados de COP I que ingresan al RE
•Transportan proteínas desde el RE al Golgi
fotos

43. Transporte a través de vesículas
• Preserva la orientación de proteínas TM.
• Luz del RE y cisternas Golgi: topológicamente equivcalentes
al lado externo de la célula.
• Porciones carbohidratos de glicoproteínas y uniones GPI
localizadas solamente en superficie externa de la membrana
plasmática

44. Transporte al lisosoma
¿ Cómo se dirigen las proteínas al lisosoma ?
Marcadores de carbohidratos
(residuos de manosa 6-P)
↓
Reconocidos por receptores
↓
Reconocen vesículas recubiertas que
Transportan hidrolasas desde el Golgi
↓
Lisosomas

45. Proteínas que residen en el RE
Proteínas solubles que residen en el RE ( mamíferos)
Poseen una secuencia C- terminal KDEL (KKXX , KXKXXX)
K= Lys
D= Asp
E= Glu
L= Leucina
X= Cualquier a.a
Receptor unido a membrana
(une la secuencia)
Complejo Proteína- receptor
(compartimento post-RE)
Devuelta al RE en vesículas COP I

46. Fusión de vesículas
Transito de vesícula
↓
Fusión de vesícula que brota con otra
Membrana
↓
Libera su contenido lado opuesto
membrana diana (EXOCITOSIS)
↓
Expansión de membrana diana existente
↓
Genera membranas nuevas

47. Fusión de vesículas
¿Cómo y porqué las vesículas se fusionan con membranas diana?
Proteínas que participan en proceso de fusión
NSF = Proteína de fusión sensible a NEM ( N-etilmaleimida)
ATPasa citosólica
Actúa como chaperona molecular impulsada por ATP
Funciona en presencia de Factor Soluble de unión a NSF (SNAP).
SNAP= Se unen a las membranas a través de receptores
SNARE= Receptor que une SANAP
Proteína integral de membrana

48. Fusión de vesículas
SNARE
Asociados a membranas de vesículas (R-SNARE)
Asociados a membranas diana (Q-SNARE)
Numerosos
Diferentes
Alta especificidad

49. Fusión de vesículas
R-SNARE Q-SNARE
Asociación → Complejo altamente estable
↓
Ancla con firmeza vesícula a célula diana
“ATRAQUE”
↓
Estrés mecánico → expulsión de lípidos de las bicapas
↓
Estructura transitoria
↓
Fusión→ Liberación SNARE
↓
Nueva ronda de fusión

50. Fusión de vesículas
Toxinas Botulínicas, tétano
(proteasas)
Incorporan a la s membranas
Endocitosis
Escinden SNARE diana en sitios específicos
Detiene exocitosis de compuestos (ej neurotransmisores, )