Protein membran perifer

Protein membran perifer, atau protein membran ekstrinsik, adalah protein membran yang melekat ke membran biologis secara sementara. Protein ini melekat ke protein membran integral atau mempenetrasi daerah perifer dari dwilapis lipid. Contoh dari protein ini misalnya subunit protein pengatur dari banyak saluran ion dan reseptor transmembran. Berbeda dengan protein membran integral, protein ini cenderung terkumpul di komponen yang larut air atau fraksi dari seluruh protein yang diekstraksi selama prosedur pemurnian protein. Namun, protein dengan jangkar GPI tidak memiliki kecenderungan tadi, perilaku mereka bisa mirip dengan protein membran integral ketika dimurnikan.

Pengikatan protein membran perifer yang bersifat reversibel telah dikaitkan dengan regulasi persinyalan sel dan banyak peristiwa biologis penting lainnya. Sebagai contoh, hubungan erat antara banyak enzim dan membran biologis dapat membawa mereka mendekat dengan substrat lipidnya. Pengikatan membran juga dapat mendorong penataan ulang, disosiasi, atau perubahan konformasi dalam banyak domain protein struktural sehingga mengaktivasi aktivitas biologis mereka. Selain itu, posisi dari banyak protein membran perifer cenderung terlokalisasi ke permukaan dalam, permukaan luar, atau selebaran membran tempatnya berada. Hal ini memfasilitasi perakitan kompleks multi-protein dengan meningkatkan kemungkinan adanya interaksi protein-protein yang diperlukan.

## Penempelan ke dwilapis lipid

Protein membran perifer bisa berinteraksi dengan protein lain atau secara langsung dengan dwilapis lipid (disebut protein amfitropik). Beberapa protein, seperti protein-G atau protein kinase tertentu, berinteraksi dengan protein transmembran sekaligus dengan dwilapis lipid secara bersamaan. Beberapa hormon polipeptida, peptida antimikrobial, dan neurotoksin akan terakumulasi di permukaan membran sebelum menemukan dan berinteraksi dengan target reseptor di permukaan sel (bisa saja merupakan protein membran perifer).

Dwilapis lipid yang membentuk permukaan sel terdiri dari daerah inti hidrofobik bagian dalam yang diapit oleh dua daerah hidrofilik, satu di permukaan bagian dalam sel dan satu lagi di permukaan luar sel. Permukaan dalam dan luar dari model dwilapis lipid diketahui memiliki ketebalan sekitar 8 hingga 10 Å. Namun, ada pengecualian untuk membran biologis yang memiliki gangliosida atau lipopolisakarida dalam jumlah banyak. Daerah inti hidrofobik bagian dalam dari membran biologis umum memiliki ketebalan antara 27 hingga 32 Å dari hasil pengukuran dengan ''Small Angle X-Ray Scattering'' (SAXS). Batas antara daerah inti hidrofobik bagian dalam dengan daerah hidrofolik sangat tipis, sekitar 3 Å. Konsentrasi efektif dari air dengan cepat berubah di sepanjang lapisan pembatas (dari mendekati nol hingga 2 M) seiring kita menjauh dari daerah inti hidrofobik ke daerah hidrofilik. Grup fosfat yang terdapat di dwilapis lipid umumnya sepenuhnya terhidrasi dan terletak di 5 Å di luar batas daerah inti hidrofobik. 

Beberapa protein larut-air berikatan dengan dwilapis lipid secara permanen dan dapat membentuk transmembran *alpha-helical* atau saluran barel-beta. Transformasi seperti itu terjadi di pori pembentuk toksin seperti *colicin* A, hemolisin-alpha, dan lain-lain. Peristiwa ini juga dapat terjadi di protein mirip BcL-2, beberapa peptida antimikrobial amfifilik, dan aneksin tertentu. Protei ini umumnya dideskripsikan sebagai perifer karena salah satu wujud konformasi mereka berupa larut-air dan berikatan longgar dengan membran.

## Mekanisme penempelan ke membran

Keterikatan protein dengan dwilapis lipid dapat melibatkan perubahan yang signifikan dalam struktur tersier protein. Hal ini dapat mencakup pelipatan dari daerah protein struktur yang tadinya tidak terlipat atau penataan ulang bagian yang terlibat dalam pelipatan atau pelipatan ulang dari protein. Selain itu, bisa pula melibatkan pembentukan atau disosiasi struktur kuartener protein atau kompleks oligomer dan penempelan ion, ligan, atau lipid pengatur tertentu.

Protein amfitropik harus berinteraksi kuat denga dwilapis lipid untuk melakukan fungsi biologis mereka. Fungsi ini termasuk pemrosesan enzimatik dari lipid dan zat hidrofobik lain, penjangkaran membran, dan penempelan serta transfer senyawa nonpolar antarmembran sel yang berbeda. Protein-protein ini dapat ditancapkan ke dwilapis lipid berkat: interaksi hidrofobik antara dwilapis lipid dan residu nonpolar yang tersedia di permukaan protein, interaksi penempelan nonkovalen tertentu dengan lipid pengatur, atau melalui keterkiatan mereka dengan jangkar lipid yang terikat secara ovalen.

Penelitian menunjukkan bahwa afinitas penempelan membran dari banyak protein perifer bergantung pada komposisi lipid membran yang akan mereka tempeli.

### Pengikatan hidrofobik nonspesifik
Protein amfitrofik dapat terikat dengan dwilapis lipid melalui berbagai struktur jangkar hidrofobik, misalnya α-*helix* amfifilik, *loop* nonpolar terbuka, residu asam amino yang terlipidasi atau terasilasi pascatranslasi, atau rantai asil yang secara spesifik menempel ke lipid pengatur seperti fosfat fosfatidilinositol. Penelitian telah menunjukkan bahwa interaksi hidrofobik penting bahkan untuk peptida tinggi kation dan protein, seperti domain polibasa protein MARCKS atau histaktopilin ketika jangkar alaminya tersedia.

## Kategori

### Enzim
Enzim perifer berperan dalam metabolisme berbagai komponen membran, seperti lipid (fosfolipase dan oksidase kolestrol), oligosakarida dinding sel (glikosiltransferase dan transglikosidase), atau protein (peptidase persinyalan dan palmitoil protein tioesterase). Lipase juga dapat memproses lipid yang membentuk misel dan droplet nonpolar di air.

### Domain penarget-membran

Domain penarget-membran berikatan secara spesifik dengan gugus kepala ligan lipidnya yang tertanam ke membran. Ligan lipid ini terdapat dalam konsentrasi yang berbeda-beda pada berbagai jenis membran biologis (misalnya PtdIns3P bisa ditemukan di membran endosom awal, PtdIns(3,5)P2 di membran endosom akhir, dan PtdIns4P di badan golgi). 

### Domain struktural
Domain struktural memediasi keterikatan protein lain dengan membran. Penempelan mereka ke membran bisa dimediasi oleh ion kalsium (Ca2+) yang membentuk jembatan dengan residu protein asam dan grup fosfat dari lipid, seperti pada aneksin atau domain GLA.

### Pembawa molekul hidrofobik kecil
Protein membran perifer berfungsi sebagai pembawa senyawa nonpolar untuk transpor antarmembran sel atau antarmembran dan kompleks protein sitosolik. Zat yang ditranspor antara lain fosfatidilinositol, tokoperol, gangliosida, glikolipid, turunan sterol, retinol, asam lemak, air, makromolekul, sel darah merah, fosfolipid, dan nukleotida.

### Pembawa elektron
Protein ini terlibat dalam rantai transpor elektron, termasuk sitokrom c, *cupredoxin*, protein besi berpotensial tinggi, reduktasi *adrenodoxin*, beberapa flavoprotein, dan lain-lain.

### Hormon polipeptida, toksin, dan peptida antimikrobial
Banyak hormon, toksin, inhibitor, atau peptida mikrobial yang berinteraksi secara spesifik dengan kompleks protein transmembran. Mereka juga bisa terakumulasi di permukaan dwilapis lipid sebelum menempel ke protein target.

Beberapa protein larut-air dan peptida juga bisa membentuk saluran transmembran. Mereka umumnya mengalami oligomerisasi, perubahan konformasi yang signifikan, dan terasosiasi dengan membran secara permanen. Pada beberapa kasus lain, struktur eksperimental dari saluran transmembran merepresentasikan konformasi larut-air yang berinteraksi dengan dwilapis lipid secara perifer, meskipun beberapa peptida pembentuk-saluran justru hidrofobik.

## Lihat juga

* Lipoprotein
* Protein membran
* Protein membran integral
* Dwilapis lipid

## Referensi