Oberflächenproteinen

Oberflächenproteine sind Proteine, die in der Zellmembran oder unmittelbar an der äußeren Zelloberfläche lokalisiert sind. Sie können als integrale Membranproteine in der Membran verankert sein oder als periphere Proteine an der Membranoberfläche auftreten. In Bakterien kommen oft auch Beta-Barrel-Proteine vor. Zusätzlich finden sich GPI-ankerierte Proteine, die extrazellulär exponiert sind.

Die Funktionsvielfalt von Oberflächenproteinen umfasst den Transport von Stoffen (z. B. Ionenkanäle, Transporte), die Wahrnehmung von Signalen (Rezeptoren für Hormone oder Neurotransmitter) sowie die Durchführung enzymatischer Reaktionen an der Membran. Sie vermitteln Zelladhäsion und Interaktionen mit der extrazellulären Matrix und spielen eine zentrale Rolle bei der Immunerkennung, zum Beispiel durch MHC-Moleküle, und in der Signalweiterleitung innerhalb der Zelle.

Strukturell sind Transmembranproteine oft durch hydrophobe Helices in der Membran gekennzeichnet; Beta-Barrel-Strukturen finden sich in Gram-negativen Bakterien. Extrazelluläre Domänen können stark Glykosylierung aufweisen. GPI-ankerierte Proteine sitzen zwar an der Membran, sind aber extern exponiert. Viele Oberflächenproteine sind in Lipidrägern organisiert, und ihre Verfügbarkeit kann durch Modifikationen und Endozytose reguliert werden.

Beispiele umfassen den CFTR-Chloridkanal, Rhodopsin als GPCR, Integrine, Aquaporine oder MHC-Moleküle. In der Medizin sind Oberflächenproteine Ziel von Therapeutika, dienen als Diagnostikmarker oder sind Ursache autoimmuner Erkrankungen (z. B. gegen Rezeptoren). Forschungs- und Diagnostikmethoden umfassen Immunhistochemie, Immunfluoreszenz, Western blot, Durchflusszytometrie und Massenspektrometrie.