Integrale Membranproteine haben funktionelle Asymmetrie, dh sie haben zwei unterschiedliche Domänen von Proteinen, die unterschiedliche Funktionen erfüllen. Diese Proteine haben Tyr- und Trp-Aminosäurereste an der Grenzfläche zwischen Lipid und Wasser. Da diese Aminosäuren eine duale Natur haben, können ihre Seitenketten sowohl mit der extrazellulären wässrigen Umgebung als auch mit der hydrophoben Lipidphase interagieren, und eine weitere Verallgemeinerung über die relative Aminosäureposition zur Doppelschicht wird durch "positive innere Regel" beschrieben: Die positiv geladenen Lys-, His- und Arg-Reste von Membranproteinen kommen häufiger in der zytoplasmatischen Phase von Membranen vor. Meine Frage ist, warum nur positiv geladene Aminosäuren dem Zytoplasma zugewandt sind, warum nicht werden hier negativ geladene Aminosäuren oder andere Aminosäuren bevorzugt?
Einige Gedanken dazu. Zunächst einmal ist die von Gunnar von Heijne vorgeschlagene Positive-Inside-Regel eine empirische Regel, die auf Beobachtungen basiert, nicht auf theoretischen Überlegungen, sodass jede Erklärung einfach ein Versuch einer Rationalisierung ist.
Davon abgesehen, hier sind drei dieser Rationalisierungen:
das Membranpotential ist innen meist negativ. Dies erzeugt eine elektrostatische Tendenz für basische Aminosäureseitenketten, im Inneren zu bleiben.
Die meisten Phospholipid-Kopfgruppen sind entweder neutral oder anionisch (Phosphatidylserin, wenn das Phosphat enthalten ist). Wiederum begünstigt eine elektrostatische Kraft basische Rückstände im Inneren, da ihre Herausbewegung die Überwindung ihrer Wechselwirkung mit der negativ geladenen Membranoberfläche erfordern würde
die pK-Werte der basischen Seitenketten (Lysin und Arginin) sind viel weiter von 7 entfernt als die der sauren Seitenketten, da also geladene Reste neutralisiert werden müssen, um sie durch die Doppelschicht zu bekommen, ist es energetisch ungünstiger, basisch zu deprotonieren Seitenketten, als saure zu protonieren.
katherinebridges