Struktur tiga dimensi ~160 protein membran integral yang berbeza telah ditentukan dalam resolusi atom oleh kristalografi sinar-X atau spektroskopi resonans magnetik nuklear. Ia merupakan satu subjek yang mencabar untuk dipelajari kerana kesukaran yang berkaitan dengan pengekstrakan dan penghabluran. Selain itu, struktur banyak domain protein larut air bagi IMP tersedia dalam Protein Data Bank. Heliks α yang berlabuh membran mereka telah dikeluarkan untuk memudahkan pengekstrakan dan penghabluran. Cari protein membran integral dalam PDB (berdasarkan klasifikasi ontologi gen)

IMP boleh dibahagikan kepada dua kumpulan:

1. Protein politopik integral (protein transmembran)
2. Protein monotopik integral

Protein politopik integral

Jenis IMP yang paling biasa ialah protein transmembran yang merentasi keseluruhan membran biologi. Protein membran lalu tunggal melintasi membran hanya sekali, manakala protein membran lalu berbilang menenun masuk keluar, dan melintasi membran beberapa kali. Protein membran lalu tunggal boleh dikategorikan sebagai Jenis I, ketika mana protein diposisikan sedemikian rupa sehingga terminal karboksilnya menghala ke sitosol, atau Jenis II yang mempunyai terminal amino ke arah sitosol. Protein jenis III mempunyai beberapa domain transmembran dalam satu polipeptida, manakala jenis IV terdiri daripada beberapa polipeptida berbeza yang dipasang bersama dalam saluran melalui membran. Protein jenis V berlabuh di dwilapisan lipid melalui lipid yang diikat secara kovalen. Akhirnya, protein Jenis VI mempunyai kedua-dua domain transmembran dan penambat lipid.[4]

Protein transmembran kumpulan I dan II mempunyai orientasi yang bertentangan. Protein kumpulan I mempunyai terminal N di bahagian jauh dan terminal C di bahagian sitosolik. Protein kumpulan II mempunyai terminal C di sebelah jauh dan terminal N dalam sitosol.

Protein monotopik bersepadu

Protein monotopik integral dikaitkan dengan membran dari satu sisi tetapi tidak merentangi dwilapisan lipid sepenuhnya.

Pengekstrakan

Banyak cabaran yang dihadapi dalam kajian protein membran integral dikaitkan dengan pengekstrakan protein tersebut daripada dwilapisan fosfolipid. Oleh kerana protein integral menjangkau keseluruhan dwilapisan fosfolipid, pengekstrakan mereka melibatkan penggangguan fosfolipid di sekelilingnya tanpa mengganggu protein sehingga merosakkan fungsi atau strukturnya. Beberapa kaedah yang berjaya tersedia untuk melaksanakan pengekstrakan termasuk penggunaan "detergen, garam ionik rendah (penggaraman keluar), daya ricih, dan perubahan tekanan yang cepat."[5]

Penentuan struktur protein

Inisiatif Struktur Protein (PSI) yang dibiayai oleh Institut Sains Perubatan Am Kebangsaan (NIGMS), sebahagian daripada Institut Kesihatan Kebangsaan (NIH), mempunyai matlamat untuk menentukan struktur protein tiga dimensi dan untuk membangunkan teknik untuk digunakan dalam biologi struktur, termasuk untuk protein membran. Pemodelan homologi boleh digunakan untuk membina model resolusi atom protein integral "sasaran" daripada jujukan asid aminonya dan struktur tiga dimensi percubaan bagi protein homolog berkaitan. Prosedur ini telah digunakan secara meluas bagi gabungan ligan-reseptor bergandingan protein G (GPCR) dan kompleksnya.[6]