Membranski transportni proteini (transporter) su membranski protein uključeni u kretanje iona, malih molekula i makromolekula, poput drugih proteina, kroz biološku membranu. Transportni proteini su integralni transmembranski proteini; to jest oni trajno postoje unutar i prekrivaju membranu preko koje prenose supstance. Proteini mogu pomoći u kretanju supstanci putem olakšane difuzije ili aktivnog transporta. Dvije glavne vrste proteina koje su uključene u takav transport široko su kategorizirane kao „kanali“ ili „nosači“. nosači rastvorenih supstanci i atipski SLC su sekundarno aktivni ili olakšavajući transporteri kod ljudi. Skupno, membranski transporteri i kanali su transportni. Transportomi upravljaju ćelijskim prilivom i odlivom, ne samo iona i hranljivih sastojaka već i lijekova.
Razlika između kanala i nosača Nosač nije istovremeno otvoren i za vanćelijsko i za unutarćelijsko okruženje. Otvoren je njegov ili I unutrašnji ulaz vanjski ulaz. Suprotno tome, kanal može biti otvoren za oba okruženja istovremeno, omogućavajući molekulama da neprekidno difundiraj. Nosači imaju mjesta vezanja, ali pore i kanali nemaju. Nosač nije istovremeno otvoren i za vanćelijsko i za unutarćelijsko okruženje. Ili su njegova unutarnja vrata otvorena, ili su vanjska vrata otvorena. Nosači imaju mjesta vezivanja, ali pore i kanali nemaju.Sadava, David, et al. Life, the Science of Biology, 9th Edition. Macmillan Publishers, 2009. . p. 119.Thompson, Liz A. Passing the North Carolina End of Course Test for Biology. American Book Company, Inc. 2007. . p. 97. Kada se kanal otvori, milioni iona mogu proći kroz membranu u sekundi, ali u isto vrijeme kroz molekulu obično prođe samo 100 do 1.000 molekula nosača. Svaki protein-nosač dizajniran je da prepozna samo jednu supstancu ili jednu grupu vrlo sličnih supstanci. Istraživanje je povezalo nedostatke specifičnih proteina-nosača sa određenim bolestima.Sadava, David, Et al. Life, the Science of Biology, 9th Edition. Macmillan Publishers, 2009. . p. 119.
Aktivni transport
thumb|300px| Djelovanje kalij-natrijske pumpe je primjer primarnog aktivnog transporta. Dva proteina s lijeve strane koriste ATP za premještanje natrija iz ćelije prema gradijentu koncentracije. Proteini s desne strane koriste sekundarni aktivni transport za premještanje kalija u ćeliju. Aktivni transport je kretanje supstance kroz membranu u odnosu na njen gradijent koncentracije. To j obično nastaje zbog akumuliranja visokih koncentracija molekula koje su potrebne ćeliji, poput glukoze ili aminokiselina. Ako se u procesu koristi hemijska energija, poput adenozin-trifosfata (ATP), naziva se primarni aktivni transport. Sekundarni aktivni transport uključuje upotrebu elektrohemijskog gradijenta i ne koristi energiju proizvedenu u ćeliji.Ashley, Ruth. Hann, Gary. Han, Seong S. Cell Biology. New Age International Publishers. . p. 113. Za razliku od proteina, u kanalu koji samo pasivno transportuju supstance kroz membrane, nosači proteina mogu prenositi ione i molekule pasivno olakšanom difuzijom ili sekundarnim aktivnim transportom.Taiz, Lincoln. Zeigler, Eduardo. Plant Physiology and Development. Sinauer Associates, 2015. . pp. 151. Protein-nosač potreban je za premještanje čestica iz područja niske u područja visoke koncentracije. Ovi proteini nosači imaju receptore koji se vežu za određenu molekulsu (supstrat) kojem je potreban transport. Molekula ili ion (supstrat) koji se transportiraju moraju se prvo vezati na mjestu vezanja na molekuli nosača, s određenim afinitetom vezanja. Nakon vezanja, i dok je mjesto vezanja okrenuto na isti način, nosač će zahvatiti ili začepiti (uzeti i zadržati) supstrat u svojoj molekulskoj strukturi i izazvati unutrašnju translokaciju tako da je otvor u proteinu sada okrenut prema drugoj strani plazmamembrane.Kent, Michael. Advanced Biology. Oxford University Press US, 2000. . pp. 157–158. The carrier protein substrate is released at that site, according to its binding affinity there.
Olakšana difuzija
thumb|300px|right| Olakšana difuzija u ćelijskoj membrani, sa ionskim kanalima (lijevo) i proteinskim nosačima (tri s desne strane). Olakšana difuzija omogućava prolaz molekula ili iona kroz biološku membranu putem specifičnih transportnnih proteina i ne zahtjeva unos energije. Olakšana difuzija koristi se posebno u slučaju velikih polarnih molekula i nabijenih iona; kad se takvi ioni otope u vodi, ne mogu slobodno difundirati kroz ćelijske membrane zbog hidrofobne prirode repova masnih kiselina iz fosfolipida koji čine dvoslojeve. Tip proteina nosača koji se koriste u olakšanoj difuziji malo se razlikuje od onih u aktivnom transportu. Oni su još uvijek transmembranski proteinski nosači, ali to su zatvoreni transmembranski kanali, što znači da se interno ne translociraju, niti im je potreban ATP da funkcioniraju. Supstrat se uzima s jedne strane zatvorenog nosača i bez upotrebe ATP-a pušta se u ćeliju. Mogu se koristiti kao potencijalni biomarkeri..
Obrnuta difuzija
Obrnuti transport, ili obrnuti transporter, pojava je kod koje se supstrati membranskog transportnog proteina pomiču u suprotnom smjeru od njihovog tipskog kretanja transportera. Reverzija transportera događa se obično kada protein membranskog transporta fosforilira određena protein kinaza – enzim koji proteinima dodaje fosfatnu grupu.
Tipovi (Grupirani po kategorijama bazi podataka klasifikacije transportera)
1: Kanali / pore α-heliksni proteinski kanali kao što su naponski ograničeni ionski kanal (VIC), ligandno povezani ionski kanali (LGIC); β-bačvasti porini kao što je kvaporin toksini koji tvore kanale, uključujući kolicine, toksin difterije i drugi Neribozomno sintetizirani kanali kao što je gramicidin Holini, koji funkcioniraju u izvozu enzima koji probavljaju bakterijske ćelijske zidove u ranom koraku razlaganja ćelija. Olakšana difuzija se javlja u i iz ćelijske membrane kroz kanal pore i nosače /portere.
Kanali Kanali su ili u otvorenom ili u zatvorenom stanju. Kada se kanal otvori laganim konformacijskim prekidačem, otvoren je istovremeno za oba okruženja (vanćelijso i unutarćelijsko) thumb| Ova slika predstavlja simport. Žuti trokut prikazuje gradijent koncentracije za žute krugove, a zeleni trokut – gradijent koncentracije za zelene krugove; ljubičaste šipke su snop transportnog proteina. Zeleni krugovi kreću se prema gradijentu koncentracije kroz transportni protein koji zahtijeva energiju, dok se žuti krugovi kreću niz gradijent koncentracije koji oslobađa energiju. Žuti krugovi proizvode više energije putem hemiosmoze nego što je potrebno za pomicanje zelenih krugova, tako da je kretanje povezano i izvjesna energija se poništava. Jedan od primjera je permeaza laktoze koja omogućava protonima da smanje svoj gradijent koncentracije u ćeliju, istovremeno pumpajući laktozu u ćeliju. Pore Pore su kontinuirano otvorene za oba ova okruženja, jer ne prolaze kroz konformacijske promjene. Uvijek su otvorene i aktivne.
2: Elektrohemijski transporteri na potencijalni pogon Nazivaju se i proteini nosači ili sekundarni nosači. 2.A: Nosači (uniporteri, simporteri, antiporteri), SLC.
Eksicatijski transporter aminokiselina (EAAT) EAAT1 EAAT2 EAAT3 EAAT4 EAAT5 Transporter glukoze Monoaminski transporter, uključujući: Transporter dopamina (DAT) Transporter norepinefrina (NET) Transporter serotonina (SERT) Vezikulski monoaminski transporteri (VMAT) Adeninski nukleotidni translokator (ANT) 2.B: Neribosomno sintesizirani porteri, kao što su: Porodica nigericina Porodica Ionomicina 2.C: Pokretači pokretani ionskim gradijentom
3: Primarni aktivni transporteri 3.A: Transporteri pogonjeni hidrolizom P-P: Transporter kasete koji veže ATP (ABC transporter), kao što je MDR, CFTR V-tip ATPaza; ("V" vezano za vakuola). P-tip ATPaza; ("P" vezano za fosforilaciju), kao što su: Na+/K+-ATPaza Plazmamembranskaa Ca 2+ATPaza Protonska pumpa thumb|Antiporter: Žuti trokut prikazuje gradijent koncentracije za žute krugove, dok plavi trokut prikazuje gradijent koncentracije za plave, a ljubičaste šipke su snop transportnog proteina. Plavi krugovi kreću se prema gradijentu koncentracije kroz transportni protein koji zahtijeva energiju, dok se žuti krugovi kreću niz gradijent koncentracije koji oslobađa energiju. Žuti krugovi proizvode više energije putem hemiosmoze nego što je potrebno za pomicanje plavih krugova, tako da je kretanje povezano i neka energija se poništava. Jedan od primjera je natrij-protonski izmjenjivač koji omogućava protonima da se spuštaju niz gradijent koncentracije u ćeliju dok pumpaju natrij iz ćelije. F-tip ATPaza; ("F" vezan uz faktor), uključujući: mitohondrijska ATP-sintaza, hloroplastna ATP sintaza1 3.B: Transporteri vođeni dekarboksilacijom 3.C: Transporteri na metiltransfer 3.D: Transporteri na oksidoredukciju 3.E: Transporteri vođeni apsorpcijom svjetlosti, kao što je rodopsin
4: Grupa translokatora Grupa translokatora pružaju poseban mehanizam za fosforilaciju šećera dok se transportuju u bakterije (translokacija PEP grupe)
5: Nosači elektrona Transmembranski nosači elektronskog prijenosa u membrani uključuju dvoelektronske nosače, poput oksidoreduktaza disulfidne veze (DsbB i DsbD u E. coli), kao i jednoelektronske nosače poput NADPH oksidaza. Često se ovi redoks proteini ne smatraju transportnim proteinima.
Primjeri Svaki protein-nosač, posebno unutar iste ćelijske membrane, specifičan je za jednu vrstu ili porodicu molekula. Naprimjer, GLUT1 je imenovani protein-nosač koji se nalazi u gotovo svim memorijama životinjskih ćelija koji transportuje glukozu kroz dvosloj. Ostali specifični proteini-nosači također pomažu tijelu da funkcionira na važne načine. Citohromi djeluju u lancu prijenosa elektrona kao proteini nosači elektrona.
Patologija Brojne nasljedne bolesti uključuju nedostatke u proteinima-nosačima u određenoj supstanci ili grupi ćelija. Cisteinurija (cistein u urinu i mokraćnom mjehuru) je takva bolest koja uključuje neispravne proteinske nosače cisteina u membranama ćelija bubrega. Ovaj transportni sistem normalno uklanja cistein iz tečnosti kojoj je predviđeno da postane urin i vraća ovu esencijalnu aminokiselinu u krv. Kada ovaj nosač ne radi pravilno, velike količine cisteina ostaju u urinu, gdje je relativno netopiv i ima tendenciju taloženja. Ovo je jedan od uzroka mokraćnih kamenaca.Sherwood, Lauralee. 7th Edition. Human Physiology. From Cells to Systems. Cengage Learning, 2008. p. 67 Pokazalo se da su neki proteinski nosači vitamina prekomjerno izraženi kod pacijenata sa malignom bolešću. Naprimjer, pokazalo se da su razine proteinskog nosača riboflavina (RCP) značajno povišene kod osoba s rakom dojke..Rao, PN, Levine, E et al. Elevation of Serum Riboflavin Carrier Protein in Breast Cancer. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. Volume 8 No 11. pp. 985–990
Također pogledajte Kotransporter Ionski kanal Permeaza Porodica rastvornih nosača Translokaza
Reference
Anderle, P., Barbacioru,C., Bussey, K., Dai, Z., Huang, Y., Papp, A., Reinhold, W., Sadee, W., Shankavaram, U., & Weinstein, J. (2004). Membrane Transporters and Channels: Role of the Transportome in Cancer Chemosensitivity and Chemoresistance. Cancer Research, 54, 4294-4301.
Vanjski linkovi
DDI Regulatory Guidance Request a guide to drug-drug interaction regulatory recommendations.
Kategorija:Transmembranski transporteri Kategorija:Proteini