막수송단백질

Membrane transport protein

막수송단백질(또는 단순수송체)은 이온, 작은 분자, 그리고 다른 단백질과 같은 고분자의 이동에 관여하는 막단백질이다[1].수송 단백질은 통합된 막 통과 단백질이다. 즉, 그들이 물질을 운반하는 막 안에 영구적으로 존재하고 막에 걸쳐 있다.단백질은 촉진된 확산이나 능동적인 수송에 의해 물질의 이동을 도울 수 있다.이러한 운반에 관여하는 단백질의 두 가지 주요 유형은 크게 채널 또는 운반체로 분류된다.용질 운반체와 비정형 SLC는[2] 인간의 [3][4]2차 활성 또는 촉진 전달체이다.총체적으로 막 트랜스포터와 채널은 트랜스포텀으로 [5]알려져 있다.트랜스포텀은 세포 유입과 이온과 영양소뿐만 아니라 약물의 유출도 통제한다.

채널과 통신사의 차이

운반체는 세포외 환경과 세포내 환경 모두에 동시에 개방되지 않는다.내부 게이트가 열려 있거나 외부 게이트가 열려 있습니다.반면 채널은 두 환경에 동시에 개방될 수 있으므로 분자가 중단 없이 확산될 수 있습니다.캐리어에는 결합 부위가 있지만 모공과 채널에는 없습니다.[6][7][8]채널이 열리면 초당 수백만 개의 이온이 막을 통과할 수 있지만 일반적으로 100에서 1000개의 분자만이 동시에 [9]운반체 분자를 통과합니다.각 캐리어 단백질은 하나의 물질 또는 매우 유사한 물질의 한 그룹만을 인식하도록 설계되어 있습니다.연구는 특정 보균자 단백질과 특정 [10]질병의 상관관계를 가지고 있다.

액티브 트랜스포트

주요 기사:액티브 트랜스포트
나트륨-칼륨 펌프는 많은 세포막(플라스마)에서 발견되며 일차 활성 수송의 한 예이다.ATP에 의해 구동되는 이 펌프는 나트륨과 칼륨 이온을 농도 구배에 반하여 반대 방향으로 움직입니다.펌프의 1사이클에서 3개의 나트륨 이온을 압출하고 2개의 칼륨 이온을 셀에 수입한다.

활성수송은 물질의 농도 경사에 대한 막의 이동이다.이것은 보통 포도당이나 아미노산과 같이 세포가 필요로 하는 고농도의 분자를 축적하기 위한 것이다.이 과정이 아데노신 삼인산(ATP)과 같은 화학 에너지를 사용하는 경우 1차 활성 수송이라고 합니다.2차 활성 수송에는 전기화학적 구배를 사용하는 것이 포함되며,[11] 셀에서 생성된 에너지를 사용하지 않습니다.물질을 수동적으로만 운반하는 채널 단백질과는 달리, 운반 단백질은 이온과 분자를 수동적으로 운반할 수 있고, 촉진된 확산이나 2차 활성 [12]수송을 통해 운반할 수 있다.저농도 영역에서 고농도 영역으로 입자를 이동시키기 위해서는 캐리어 단백질이 필요하다.이러한 운반 단백질은 운반을 필요로 하는 특정 분자(기질)에 결합하는 수용체를 가지고 있습니다.운반되는 분자 또는 이온(기질)은 먼저 운반체 분자의 결합 부위에서 일정한 결합 친화성을 가지고 결합해야 한다.결합에 이어 결합 부위가 같은 방향을 향하고 있는 동안, 운반체는 분자 구조 내에서 기질을 포착 또는 차단(흡입 및 유지)하고 단백질의 개구부가 이제 혈장 [13]막의 다른 쪽을 향하도록 내부 전이를 일으킨다.운반체 단백질 기질은 해당 부위에서 결합 친화성에 따라 방출된다.

촉진 확산

주요 기사:촉진 확산
세포막 내 확산 촉진으로 이온 채널(왼쪽)과 운반체 단백질(오른쪽 3개)을 나타냅니다.

촉진 확산은 분자 또는 이온이 특정 수송 단백질을 통해 생물학적 막을 통과하는 것으로 에너지 입력이 필요하지 않습니다.촉진 확산은 특히 큰 극성 분자와 하전 이온의 경우에 사용됩니다. 이러한 이온은 물에 용해되면 이중층을 구성하는 인지질의 지방산 꼬리의 소수성 특성 때문에 세포막을 가로질러 자유롭게 확산될 수 없습니다.촉진 확산에 사용되는 운반 단백질의 유형은 활성 수송에 사용되는 것과 약간 다릅니다.그것들은 여전히 막 통과 운반체 단백질이지만, 이것들은 게이트된 막 통과 채널로, 내부적으로 전이되지 않으며 기능하기 위해 ATP를 필요로 하지 않습니다.기질은 게이트 캐리어 한쪽으로 이동하며 ATP를 사용하지 않으면 기질이 세포로 방출됩니다.그것들은 잠재적인 바이오마커로 사용될 수 있다.

역확산

주요 기사:리버스 트랜스포트

역수송 또는 트랜스포터 반전이란 막수송단백질의 기판이 트랜스포터에 [14][15][16][17][18]의해 일반적인 이동 방향과 반대 방향으로 이동하는 현상을 말한다.전달체 역전 현상은 일반적으로 [14][15]막 전달 단백질이 단백질에 인산기를 추가하는 효소인 특정 단백질 키나제에 의해 인산화되었을 때 발생합니다.

종류들

(수송자 분류 데이터베이스 범주별로 그룹화)

1: 채널/포어

촉진 확산은 채널/포자 및 캐리어/포터를 통해 세포막 안팎에서 발생합니다.

주의:

  • 채널:

채널은 오픈스테이트 또는 클로즈스테이트 중 하나입니다.약간의 배좌 스위치로 채널을 열면 두 환경(세포 외 및 세포 내)에 동시에 개방됩니다.

  • 이 그림은 심볼 포트를 나타냅니다.노란색 삼각형은 노란색 원에 대한 농도 구배를 나타내고 녹색 삼각형은 녹색 원에 대한 농도 구배를 나타내며 보라색 막대는 수송 단백질 다발이다.녹색 원은 에너지를 필요로 하는 수송단백질을 통해 농도 구배를 거스르는 반면 노란색 원은 에너지를 방출하는 농도 구배를 아래로 이동한다.노란색 원은 녹색 원을 움직이는데 필요한 것보다 화학 삼투압을 통해 더 많은 에너지를 생산하기 때문에 움직임이 결합되고 일부 에너지가 상쇄됩니다.한 가지 예는 유당 투과효소인데, 이것은 양성자가 세포로 유당을 펌프질하는 동시에 세포로 농도 구배를 내려가게 합니다.
    모공:

모공은 구조적인 변화를 겪지 않기 때문에 이 두 가지 환경에 지속적으로 개방됩니다.그들은 항상 개방적이고 활동적이다.

2) 전위 구동 트랜스포터

운반체 단백질 또는 2차 운반체라고도 합니다.

3: 막수송단백질

  • 3.A: P-P-결합 가수분해 구동 트랜스포터:
    • MDR, CFTR 등의 ATP 결합 카세트 트랜스포터(ABC 트랜스포터)
    • V형 ATP효소; ('V'는 액포와 관련됨)
    • P형 ATP효소 ; ("P"는 인산화와 관련), 다음과 같다.
    • 이 그림은 대척점을 나타냅니다.노란색 삼각형은 노란색 원에 대한 농도 구배를 나타내고 파란색 삼각형은 파란색 원에 대한 농도 구배를 나타내며 보라색 막대는 수송 단백질 다발이다.파란색 원은 에너지를 필요로 하는 수송 단백질을 통해 농도 구배를 거스르는 반면 노란색 원은 에너지를 방출하는 농도 구배를 아래로 이동한다.노란색 원은 파란색 원을 움직이는데 필요한 것보다 화학 삼투압을 통해 더 많은 에너지를 생산하기 때문에 움직임이 결합되고 일부 에너지가 상쇄됩니다.한 가지 예로 나트륨-프로톤 교환기를 들 수 있는데, 이것은 양성자가 나트륨을 세포 밖으로 내보내는 동안 세포 안으로 농도 구배를 내려갈 수 있게 됩니다.
      F형 ATP분해효소(인자와 관련된 F), 미토콘드리아 ATP 합성효소, 엽록체 ATP 합성효소1
  • 3. B: 탈카복실화형 트랜스포터
  • 3.C: 메틸전달기동수송기
  • 3.D: 산화흡수 구동 트랜스포터
  • 3.E: 로돕신 등의 광흡수 구동 트랜스포터

4: 그룹 트랜슬레이터

그룹 전달체는 박테리아로 운반될 때 당의 인산화(PEP 그룹 전이 위치)를 위한 특별한 메커니즘을 제공한다.

5: 전자 캐리어

막내 경막 전자전달담체는 NADPH 산화효소 등의 1전자담체뿐만 아니라 디술피드 결합 산화환원효소(대장균의 DsbB 및 DsbD)와 같은 2전자담체를 포함한다.종종 이러한 산화환원 단백질은 수송 단백질로 간주되지 않는다.

예

모든 캐리어 단백질은, 특히 같은 세포막 내의, 한 종류의 분자 또는 분자군에 특이합니다.예를 들어, GLUT1은 포도당을 이중층을 가로질러 운반하는 거의 모든 동물 세포막에서 발견되는 명명된 운반 단백질이다.다른 특이적 운반체 단백질 또한 중요한 방식으로 신체가 기능하도록 돕는다.시토크롬은 전자전달계에서 [11]전자의 운반 단백질로 작용한다.

병리학

유전되는 많은 질병들은 특정 물질이나 세포군의 운반체 단백질의 결함을 포함한다.시스테뇨증은 신장 세포막에 있는 결함 있는 시스테인 운반 단백질과 관련된 질병이다.이 수송 시스템은 보통 소변이 될 액체에서 시스테인을 제거하고 이 필수 아미노산을 혈액으로 돌려보냅니다.이 운반체가 오작동하면 다량의 시스테인이 소변에 남아 상대적으로 녹지 않고 침전되는 경향이 있다.이것이 [19]요로결석의 원인 중 하나입니다.일부 비타민 캐리어 단백질은 악성 질환 환자들에게 과압되어 있는 것으로 나타났다.예를 들어 유방암 [20]환자에서 리보플라빈 캐리어 단백질(RCP) 수치가 유의하게 상승한 것으로 나타났다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ 미국 국립 의학 도서관(MeSH)의 막+수송+단백질
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Anderle, P., Barbacioru, C., Bussey, K., Dai, Z., Huang, Y., Papp, A., Reinhold, W., Sadeee, W., Shankavaram, U. 및 Weinstein, J.(2004).막 트랜스포터와 채널: 암 화학 감수성과 화학 저항성에서 트랜스포텀의 역할.암 연구소, 54, 4294-4301

외부 링크

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