Una proteina integrale di membrana, nota anche come IMP, è quella che attraversa l’intera membrana biologica di una cellula. Queste proteine sono attaccate permanentemente alla membrana cellulare e la loro funzione si basa tipicamente sull’essere presenti nella membrana. Sia strutturalmente che funzionalmente, sono parti integranti delle membrane delle cellule.
Ogni molecola proteica integrale di membrana ha un’intricata relazione con la membrana all’interno della quale si trova. Strutturalmente, l’IMP è solitamente posizionato in modo tale che i filamenti proteici siano intrecciati in tutta la struttura della membrana cellulare. Sezioni di proteine sporgono attraverso la parete cellulare all’interno o all’esterno della cellula, o in entrambe le direzioni. La molecola proteica non può funzionare se non è incorporata nella membrana.
Un’altra caratteristica della proteina è che queste proteine possono essere rimosse dalla membrana solo con un trattamento chimico molto specifico. Questo perché le regioni idrofobiche della proteina sono protette all’interno del doppio strato fosfolipidico della membrana cellulare. Per questo motivo, devono essere utilizzati detergenti, solventi denaturanti e solventi non polari per distruggere il doppio strato fosfolipidico ed estrarre la proteina integrale di membrana.
All’interno della classe delle proteine integrali di membrana ci sono diverse categorie di proteine, molte delle quali sono recettori e altri tipi di molecole di segnalazione cellulare. Sono classificati in due gruppi, in base alla loro struttura. Queste sono proteine integrali transmembrana e proteine integrali monotopiche.
Le proteine transmembrana integrali sono quelle che attraversano l’intera membrana cellulare. Queste proteine possono attraversare la membrana una volta, o possono attraversarla più volte, intrecciandosi attraverso il doppio strato fosfolipidico in modo tale che ci siano diversi pezzi della proteina che sporgono attraverso la parete cellulare. Nel complesso questo è il tipo più comune di IMP.
Esempi di proteine transmembrana integrali includono canali ionici voltaggio-dipendenti come quelli che trasportano ioni potassio dentro e fuori le cellule. Alcuni tipi di recettori delle cellule T, il recettore dell’insulina e molti altri recettori e neurotrasmettitori sono tutte proteine transmembrana integrali. In generale, recettori, trasmettitori e trasportatori tendono ad appartenere a questa classe di IMP perché le proteine che attraversano l’intera membrana sono in genere in grado di rilevare condizioni sia all’interno che all’esterno della cellula contemporaneamente.
Le proteine monotopiche integrali non coprono l’intera membrana biologica. Invece sono attaccati alla membrana da un solo lato, con un’estremità della proteina che sporge all’interno o all’esterno della cellula. Questa classe di proteine comprende enzimi come la monoamino ossidasi e l’ammide idrolasi degli acidi grassi. Le proteine integrali monotopiche non sono in grado di rilevare le condizioni sia all’interno che all’esterno della cellula e hanno meno probabilità di essere coinvolte nella segnalazione intercellulare.