Helmichs Biologie-Lexikon

GPI-verankerte Proteine

Die "normalen" Lipid-verankerten Proteine befinden sich alle auf der cytoplasmatischen Seite der Membran. Es gibt aber auch zahlreiche Proteine, die sich auf der extrazellulären Außenseite der eukaryotischen Zellmembran befinden. Viele dieser Proteine sind auf komplexe Weise über Zucker-Einheiten und Fettsäuren in der Membran verankert.

Die Verbindung Glycosylphosphatidylinositol (GPI) spielt eine besondere Rolle bei der Verankerung von Proteinen, man bezeichnet das Lipid, über das das Proteine mit der Lipid-Doppelschicht verankert ist, auch als GPI-Anker.

Ein GPI-verankertes Protein
Autor: Ulrich Helmich 2016, Lizenz: siehe Seitenende.

Proteine werden an den Ribosomen hergestellt, die sich oft am rauen ER befinden. Das fertiggestellte Protein gelangt durch bestimmte Poren in das Lumen des endoplasmatischen Reticulums. Dort kann das Protein dann chemisch modifiziert werden. Und genau das findet auch statt, wenn ein künftiges Membranprotein mit einem GPI-Anker ausgestattet wird. Der GPI-Anker wird nämlich im ER an das COOH-Ende des Proteins angehängt, auf der Abbildung oben kann man das auch recht gut sehen, der C-Terminus des Proteins ist hier gekennzeichnet, und die COOH-Gruppe am Ende des Proteins ist gut zu sehen.

Diese COOH-Gruppe reagiert nun mit der NH2-Gruppe des Ethanolamins, die sozusagen den Anfang des Lipid-Ankers bildet, es entsteht eine CO-NH-Bindung, die in einem leicht sauren Medium auch protoniert wird, so dass eine CO-NH2+-Gruppe entsteht.

Einbettung eines peripheren Proteins über einen GPI-Anker in die Membran
Autor: Ulrich Helmich 2022, Lizenz: siehe Seitenende.

Auf dieser Abbildung wird noch einmal schematisch dargestellt, wie ein solches GPI-verankertes Membranprotein in die äußere Schicht der Zellmembran eingebettet ist.