Protein transmembran adalah protein yang mencakup seluruh panjang membran sel. Itu tertanam di antara fosfolipid, menyediakan saluran di mana molekul dan ion dapat masuk ke dalam sel. Protein transmembran juga memfasilitasi komunikasi antar sel dengan berinteraksi dengan pembawa pesan kimia. Banyak proses biologis, seperti metabolisme glukosa dan produksi asam lemak, dipicu setelah protein transmembran tertentu diaktifkan.
Reseptor insulin adalah contoh protein transmembran yang berinteraksi dengan pembawa pesan kimia, yaitu insulin. Reseptor bertindak sebagai target pada permukaan sel untuk molekul insulin. Setelah molekul berlabuh dengan reseptor, reseptor biasanya melepaskan bahan kimia yang menyebabkan pergerakan transporter glukosa ke permukaan sel. Hal ini memungkinkan sel untuk menyerap sejumlah besar glukosa dari lingkungan eksternal, yang mengarah ke metabolisme glukosa dan akhirnya produksi energi.
Tugas lain dari protein transmembran adalah untuk mengangkut ion, seperti natrium dan kalium, melintasi membran sel untuk mempertahankan lingkungan kimia. Beberapa sel tidak dapat melakukan tugas tertentu jika saluran ion tidak berfungsi dengan baik. Contoh penting dari hal ini adalah saluran ion berpintu tegangan pada sel saraf. Dalam keadaan istirahat, saluran ion biasanya tertutup, mencegah ion melintasi membran. Segera setelah stimulus terdeteksi, seperti terpotong atau terbakar, impuls saraf dikirim dari satu ujung sel saraf ke ujung lainnya. Ini hanya dapat terjadi jika saluran ion terbuka dan memungkinkan ion mengalir melalui membran sel.
Untuk mengatur dengan baik, sel juga membutuhkan protein transmembran untuk memeriksa lingkungan di mana sel berada. Misalnya, sel-sel otot umumnya mengatur di sekitar sel-sel otot lain, sedangkan sel-sel kulit mengatur di sekitar sel-sel kulit lainnya. Integrin adalah kategori luas protein transmembran yang melakukan fungsi pengorganisasian ini. Integrin juga mengikat sel ke substrat, memfasilitasi migrasi sel dan penyembuhan luka. Pertumbuhan, pembelahan, dan kematian sel umumnya bergantung pada sinyal yang diterima oleh integrin.
Protein transmembran dapat diklasifikasikan sebagai alfa heliks atau beta barel, tergantung pada bagaimana rantai protein diatur. Protein heliks alfa terdiri dari rantai tunggal sedangkan protein barel beta memiliki beberapa rantai protein yang disusun berdampingan. Protein heliks alfa umumnya melingkar, dan protein barel beta dipelintir menjadi struktur tertutup yang menyerupai barel.