Oberflächenproteine

Oberflächenproteine sind Proteine, die an der Zelloberfläche oder in der Plasmamembran von Zellen lokalisiert sind. Sie spielen eine zentrale Rolle beim Austausch zwischen Zelle und Umfeld, bei der Signalübertragung sowie bei der Interaktion mit anderen Zellen und der Umwelt. Zu ihnen gehören integrale Membranproteine, die die Membran durchqueren (Transmembranproteine), periphere Membranproteine, die lose an der Membranoberfläche assoziiert sind, und GPI-verankerte Proteine, die über einen GPI-Anker auf der Außenseite getragen werden. In bakterieller Außenschicht können auch Beta-Barrel-Proteine vorkommen.

Aufbau und Lokalisierung: Transmembranproteine besitzen häufig Helixstrukturen, die durch die Lipiddoppelschicht ragen. Extrazelluläre Domänen vermitteln Interaktionen mit anderen Zellen, der extrazellulären Matrix oder Liganden. Viele Oberflächenproteine sind glycosyliert, wodurch sich der Oberflächenzuckerbestandteil (Glycocalyx) und die Erkennung durch andere Zellen oder Immunzellen verändern. In Prokaryoten ergänzen Pili und Adhesine die Oberflächenfunktion, während äußere Membranproteine der Gram-negativen Bakterien oft Beta-Barrel-Strukturen bilden.

Funktionen: Oberflächenproteine fungieren als Rezeptoren für Hormone oder Wachstumsfaktoren, Kanäle oder Carrierproteine für Ionen- und Molekültransport, Adhäsionsproteine zur Zell- oder Matrixbindung sowie Enzyme außerhalb der Zelle. Sie übernehmen auch Rollen in der Antigenpräsentation und der Immunerkennung, und dienen als Zielstrukturen für Impfstoffe oder Therapien.

Biosynthese und Trafficking: Oberflächenproteine werden häufig im endoplasmatischen Retikulum synthetisiert, durch Signalsequenzen in das Membransystem eingefügt und über den Golgi-Apparat zu ihrer Zielmembran transportiert. Verankerungen erfolgen direkt in der Membran oder über GPI-Anker; Recycling und Endozytose regulieren ihre Oberflächenkonzentration.