Ett transmembranprotein är ett protein som sträcker sig över hela längden av cellmembranet. Det är inbäddat mellan fosfolipiderna, vilket ger en kanal genom vilken molekyler och joner kan passera in i cellen. Transmembranproteiner underlättar också kommunikationen mellan celler genom att interagera med kemiska budbärare. Många biologiska processer, såsom metabolismen av glukos och produktionen av fettsyror, utlöses efter att ett visst transmembranprotein har aktiverats.
Insulinreceptorn är ett exempel på ett transmembranprotein som interagerar med en kemisk budbärare, nämligen insulin. Receptorn fungerar som ett mål på cellens yta för insulinmolekylen. Efter att molekylen dockar med receptorn, släpper receptorn vanligtvis kemikalier som orsakar förflyttning av en glukostransportör till cellens yta. Detta gör att cellen kan absorbera stora mängder glukos från den yttre miljön, vilket leder till glukosmetabolism och så småningom energiproduktion.
Ett annat jobb för transmembranproteinet är att skjuta joner, såsom natrium och kalium, över cellmembranet för att upprätthålla den kemiska miljön. Vissa celler kan inte utföra specifika uppgifter om jonkanalerna inte fungerar korrekt. Ett viktigt exempel på detta är nervcellernas spänningsstyrda jonkanaler. I vilotillståndet är jonkanalen vanligtvis stängd, vilket förhindrar joner från att passera membranet. Så snart en stimulans upptäcks, såsom ett skärsår eller brännskada, skickas en nervimpuls från ena änden av nervcellen till den andra änden. Detta kan bara inträffa om jonkanalerna öppnar sig och låter jonerna strömma genom cellmembranet.
För att organisera sig ordentligt kräver celler också transmembranproteiner för att undersöka miljön där cellen finns. Till exempel organiserar muskelceller i allmänhet runt andra muskelceller, medan hudceller organiserar sig runt andra hudceller. Integriner är en bred kategori av transmembranproteiner som utför denna organiserande funktion. Integriner förankrar också celler till substrat, vilket underlättar cellmigrering och sårläkning. En cells tillväxt, delning och död är i allmänhet beroende av de signaler som tas emot av integriner.
Ett transmembranprotein kan klassificeras som alfa-helix eller beta-fat, beroende på hur proteinkedjan är organiserad. Alfaspiralformade proteiner består av en enda kedja medan beta-fatproteinerna har flera proteinkedjor organiserade sida vid sida. Det alfa-spiralformade proteinet är i allmänhet lindat, och beta-fatproteinet vrids till en sluten struktur som liknar ett fat.