膜蛋白分為:跨膜(α 螺旋或 β 桶狀)、脂質錨定(GPI、farnesyl/geranyl、palmitoyl、myristoyl)、周邊膜蛋白。
10.2.1 嵌入型 vs 周邊膜蛋白
類別 別名 與膜關係 萃取條件
Integral membrane protein 嵌入型、跨膜 透過疏水段插入或貫穿脂雙層 需介面活性劑(detergent, surfactant) 打破脂雙層才能抽出
Peripheral membrane protein 周邊 以靜電、氫鍵吸附於膜表面或嵌入蛋白 高鹽、極端 pH、螯合劑 即可剝離(不需破壞膜)
Lipid-anchored protein 脂質錨定 以共價鍵掛在脂分子上 需專一磷脂酶或化學打斷錨定
國考:「Integral 膜蛋白能被什麼溶液萃取?」答案 含 detergent 的溶液(鹽、酸鹼、螯合劑都不夠)。
10.2.2 跨膜結構
α-helix 跨膜:最常見;疏水側鏈對外(接脂雙層),20–25 aa 一段(足夠跨 30 Å 雙層)。多次穿膜蛋白如 GPCR 7TM。
β-桶狀(β-barrel):常見於細菌外膜、粒線體外膜 / 葉綠體外膜(如 porin、VDAC):用奇數/偶數串的 β-strand 圍成孔。
10.2.3 脂質錨定型
錨 位置 連接 例子
GPI(glycosyl phosphatidylinositol) 細胞膜外側 C 端 → PI 糖鏈 → PE → lipid CD59、PrP、Thy-1、ALP
Farnesyl(15C 異戊烯基)/ Geranylgeranyl(20C) 細胞膜內側 C 端 Cys 的 SH(CAAX motif) Ras、核層蛋白 lamin
Palmitoyl(16C 飽和) 細胞膜內側 Cys 的 SH(thioester) Gα 次單元
Myristoyl(14C 飽和) 細胞膜內側 N 端 Gly 的 NH₂(amide) Src、cAMP-PKA 催化次單元
重要國考點:
膜外側最常見的錨定 = GPI(所以細胞外周邊膜蛋白以 GPI 居多)。
Ras 的錨定:C 端 CAAX 經 farnesyltransferase 加 farnesyl 基到 Cys 的 SH(硫醇):不是 N 端胺基。
Farnesyl 與膽固醇共用前驅物(HMG-CoA → mevalonate → isopentenyl-PP → farnesyl-PP);因此 statin 抑制 HMG-CoA reductase 除降膽固醇外,亦減少蛋白 prenylation,這是部分臨床抗癌構想的生化基礎。
10.2.4 Integral 膜蛋白的合成與插入
轉譯出 N 端訊號肽(signal peptide) → 被 SRP(signal recognition particle)辨識 → 指引核糖體錨定至粗糙 ER 膜的 SRP receptor。
核糖體對接至 translocon(Sec61 複合體,跨 ER 膜的通道)→ 多胜肽被推入 ER 腔或膜中。
訊號肽被 signal peptidase 切除(如果為分泌蛋白;膜蛋白則取決於 topogenic sequence 決定方向)。
後續在 ER / Golgi 進行 lipidation(脂質錨定)+ glycosylation 等修飾。
國考:「integral 膜蛋白鑲嵌在膜上靠什麼?」translocon、signal peptidase、lipidation、glycosylation 都參與(官方該題答案為 ABCD 全部)。
本節對應國考題 共 5 題 · 隨選 3 題
現場作答這 3 題
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- 114-1-醫學一 Q89 位於細胞膜之胞外側(extracellular side)的周邊膜蛋白經常藉由與…
- 107-1-醫學一 Q92 膜蛋白質最常以共價鍵結合下列何種脂質(lipid),而附著在細胞膜外層上?…