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単回膜貫通タンパク質（単回膜貫通タンパク質または二回膜貫通タンパク質とも呼ばれる）は、脂質二重層を一度だけ貫通する膜貫通タンパク質である。 [ 1 ] [ 2 ]これらのタンパク質は、生物種によっては全膜貫通タンパク質の最大50%を占める場合があり、膜貫通αヘリックスを介した相互作用を含む、細胞内の異なるタンパク質間の相互作用ネットワークに大きく貢献している。[ 3 ]これらは通常、例えば単回膜貫通受容体のように、生体膜の両側に位置する1つまたは複数の水溶性タンパク質ドメインを含んでいる。[ 4 ]それらの中には小型のものもあり、光化学系や呼吸鎖などの大きな多タンパク質膜貫通複合体において、調節サブユニットまたは構造安定化サブユニットとして機能する。ヒトゲノムでは2300を超える単回膜貫通タンパク質が同定されている。[ 5 ]
二回膜貫通タンパク質は、その膜貫通トポロジーとタンパク質のアミノ酸配列における膜貫通ヘリックスの位置に基づいて、4つのタイプに分類されます。Uniprotによると：
したがって、I型タンパク質はストップトランスファーアンカー配列によって脂質膜に固定され、合成中にN末端ドメインがER内腔に標的化される。II型およびIII型タンパク質はシグナルアンカー配列によって固定され、II型はC末端ドメインによってER内腔に標的化され、III型はN末端ドメインによってER内腔に標的化される。
単回膜貫通タンパク質は通常、細胞外ドメイン、膜貫通ドメイン、細胞内ドメインの3 つのドメインから構成されます。膜貫通ドメインは最も小さく、約 25アミノ酸残基からなり、膜二重層に挿入されたα ヘリックスを形成します。ECD は通常、ICD よりはるかに大きく、球状であることが多いのに対し、多くの ICD は比較的高い無秩序性を持っています。[ 10 ]このクラスのタンパク質の中にはモノマーとして機能するものもありますが、二量体化またはより高次のオリゴマー化が一般的です。[ 10 ] [ 11 ]
生物のゲノムにおける一回膜貫通タンパク質の数は大きく異なります。真核生物では原核生物よりも多く、多細胞生物では単細胞生物よりも多くなっています。[ 12 ]このクラスのタンパク質の割合は、モデル生物であるゼブラフィッシュ（Danio rerio）や線虫（ Caenorhabditis elegans ）よりもヒトの方が大きく、これらのタンパク質をコードする遺伝子が脊椎動物および哺乳類の系統で拡大したことを示唆しています。[ 4 ]