医学の未来はパーソナライズされた方法です特定の病気の発症と経過に関与する個々の細胞系に対する選択的効果。この場合、治療標的の主なクラスは、細胞への信号の直接伝達に関与する構造としての細胞の膜タンパク質です。すでに今日では、薬のほぼ半分が細胞膜に作用し、将来的にはさらに多くの薬が存在するようになるでしょう。この記事は、膜タンパク質の生物学的役割を知ることに専念しています。
学校のコースから、多くの人がデバイスを覚えています生物の構造単位-細胞。生細胞の構造の特別な場所は、細胞外空間をその環境から分離する原形質膜（膜）によって演じられます。したがって、その主な機能は、細胞の内容物と細胞外空間の間に障壁を作成することです。しかし、これはプラスモレンマの唯一の機能ではありません。主に膜タンパク質に関連する膜の他の機能は次のとおりです。
細胞膜は脂質の二重層です。脂質分子内に、親水性領域と疎水性領域という異なる特性を持つ2つの部分が存在するため、二重層が形成されます。膜の外層は、親水性を備えた極性の「ヘッド」によって形成され、脂質の疎水性の「テール」は二重層に向けられます。脂質に加えて、タンパク質は膜構造の一部です。 1972年、アメリカの微生物学者S.D.歌手（S.ジョナサン歌手）とG.L. Nicholson（Garth L. Nicolson）は、膜タンパク質が脂質二重層に「浮く」という、膜構造の流動モザイクモデルを提案しました。このモデルは、膜二重層内を自由に漂う関連タンパク質（脂質ラフト）を伴う特定のより高密度の領域の形成に関して、ドイツの生物学者カイ・シモンズ（1997）によって補足されました。
細胞が異なれば、脂質とタンパク質の比率も異なり（乾燥重量でタンパク質の25〜75％）、不均一に配置されます。場所によって、タンパク質は次のようになります。
膜タンパク質の生物学的役割は多様ですそしてそれらの構造と場所に依存します。それらの中で、受容体タンパク質、チャネルタンパク質（イオン性およびポリン）、トランスポーター、モーター、および構造タンパク質クラスターが区別されます。すべてのタイプの膜タンパク質-受容体は、あらゆる作用に応答して、それらの空間構造を変化させ、細胞の応答を形成します。たとえば、インスリン受容体は細胞へのブドウ糖の流れを調節し、視覚器官の敏感な細胞のロドプシンは神経インパルスの出現につながる一連の反応を引き起こします。膜タンパク質チャネルの役割は、イオンを輸送し、内部環境と外部環境の間の濃度（勾配）の違いを維持することです。たとえば、ナトリウム-カリウムポンプは、適切なイオンの交換と物質の能動輸送を提供します。ポリン（エンドツーエンドのタンパク質）は、水分子、トランスポーターの移動に関与し、濃度勾配に逆らって特定の物質を移動します。バクテリアや原生動物では、べん毛の動きは分子タンパク質モーターによって提供されます。構造膜タンパク質は膜自体をサポートし、他の原形質膜タンパク質の相互作用を可能にします。
膜は動的で非常に活発です環境であり、その中で位置し、機能するタンパク質の不活性マトリックスではありません。それは膜タンパク質の働きに大きく影響し、脂質ラフトは動き、タンパク質分子の新しい結合を形成します。多くのタンパク質は単にパートナーなしでは機能せず、それらの分子間相互作用は膜の脂質層の性質によって提供され、その構造組織は構造タンパク質に依存します。相互作用と相互依存のこの繊細なメカニズムの崩壊は、膜タンパク質の機能不全と、糖尿病や悪性腫瘍などのさまざまな病気につながります。
構造と構造に関する現代のアイデア膜タンパク質は、膜周辺部では、それらのほとんどが1つで構成されることはめったになく、多くの場合、いくつかの関連するオリゴマー化α-ヘリックスで構成されるという事実に基づいています。さらに、この構造が機能を実行するための鍵となります。しかし、さらに多くの驚きをもたらすことができるのは、構造のタイプによるタンパク質の分類です。記載されている100以上のタンパク質のうち、オリゴマー化のタイプによって最も研究されている膜タンパク質は、グリコホリンA（赤血球タンパク質）です。膜貫通タンパク質の場合、状況はより複雑に見えます-1つのタンパク質のみが説明されています（細菌の光合成反応中心-バクテリオロドプシン）。膜タンパク質の高分子量（1万から24万ダルトン）を考えると、分子生物学者は幅広い研究分野を持っています。
プラスモレンマのすべてのタンパク質の中で、特別な場所受容体タンパク質に属しています。どの信号が細胞に入り、どの信号が細胞に入らないかを調節するのは彼らです。すべての多細胞および一部の細菌では、情報は特殊な分子（シグナル伝達）によって伝達されます。これらのシグナル伝達物質の中には、ホルモン（細胞によって特別に分泌されるタンパク質）、非タンパク質形成、および個々のイオンがあります。後者は、隣接する細胞が損傷したときに放出され、体の主要な防御機構である疼痛症候群の形で一連の反応を引き起こす可能性があります。
主なのは膜タンパク質ですそれらはほとんどの信号が通過するポイントであるため、薬理学の使用のターゲット。薬物を「標的化」し、その高い選択性を確保すること-これは、薬剤の作成における主要なタスクです。受容体の特定のタイプまたはサブタイプに対してのみの選択的作用は、体内の1つのタイプの細胞に対してのみの効果です。そのような選択的作用は、例えば、腫瘍細胞を正常な細胞から区別することができる。
膜タンパク質の特性と特徴はすでに今日、それらは新世代の薬の作成に使用されています。これらの技術は、互いに「縫い合わされた」いくつかの分子またはナノ粒子からのモジュール式の薬理学的構造の作成に基づいています。 「ターゲティング」部分は、細胞膜上の特定の受容体タンパク質（たとえば、癌の発症に関連するもの）を認識します。この部分には、細胞内のタンパク質生産プロセスの膜破壊剤またはブロッカーが追加されています。アポトーシスの発生（自分自身の死のプログラム）または細胞内変換のカスケードの別のメカニズムは、薬剤の作用の望ましい結果につながります。その結果、副作用の少ない薬ができあがりました。癌と戦う最初のそのような薬はすでに臨床試験を受けており、まもなく非常に効果的な治療法の鍵となるでしょう。
現代のタンパク質科学すべてより集中的に情報技術に移行します。可能なすべてのことを研究して説明し、データをコンピューターデータベースに保存してから、この知識を適用する方法を探すという広範な研究方法が、現代の分子生物学者の目標です。わずか15年前にグローバルプロジェクト「ヒトゲノム」が開始され、すでにヒト遺伝子の配列図があります。すべての「重要なタンパク質」（構造ゲノミクス）の空間構造を決定することを目的とする2番目のプロジェクトは、完全にはほど遠いものです。空間構造は、これまでのところ、500万を超えるヒトタンパク質のうち6万についてのみ決定されています。科学者は鮭遺伝子を使って明るい子豚と耐寒性トマトを育てただけですが、構造ゲノミクス技術は科学的知識の段階であり、その実用化にはそれほど時間はかかりません。
