Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с белка-носителя )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Мембранный транспортный белок (или просто переносчик ) представляет собой мембранный белок [1] участвует в движении ионов , малых молекул и макромолекул , таких как другой белок , через биологическую мембрану . Транспортные белки представляют собой интегральный трансмембранный белок ; то есть они постоянно существуют внутри и охватывают мембрану, через которую они переносят вещества. Белки могут способствовать перемещению веществ за счет облегченной диффузии или активного транспорта.. Два основных типа белков, участвующих в таком транспорте, в широком смысле классифицируются как каналы или носители . В растворенных носителях и атипичный ТСП [2] , являются вторичными активными или стимулированием транспортеров в организме человека. [3] [4] В совокупности мембранные транспортеры и каналы являются транспортомами. Транспортомы регулируют клеточный приток и отток не только ионов и питательных веществ, но и лекарств.

Разница между каналами и операторами связи [ править ]

Носитель не открыт одновременно как внеклеточные и внутриклеточным среды. Либо его внутренние ворота открыты, либо внешние ворота открыты. Напротив, канал может быть открыт для обеих сред одновременно, позволяя молекулам диффундировать без перерыва. Носители имеют сайты связывания, а поры и каналы - нет. [5] [6] [7] Когда канал открыт, миллионы ионов могут проходить через мембрану в секунду, но обычно только от 100 до 1000 молекул проходят через молекулу-носитель за одно и то же время. [8] Каждый белок-носитель предназначен для распознавания только одного вещества или одной группы очень похожих веществ. Исследования коррелировали дефекты в определенных белках-носителях с конкретными заболеваниями.[9]

Активный транспорт [ править ]

Основная статья: Активный транспорт
Действие натрий-калиевого насоса является примером первичного активного транспорта. Два белка-носителя слева используют АТФ для вывода натрия из клетки против градиента концентрации. Белки справа используют вторичный активный транспорт для перемещения калия в клетку.

Активный транспорт - это движение вещества через мембрану против градиента его концентрации. Обычно это делается для накопления высоких концентраций молекул, в которых нуждается клетка, таких как глюкоза или аминокислоты. Если в процессе используется химическая энергия, такая как аденозинтрифосфат (АТФ), это называется первичным активным транспортом . Вторичный активный транспорт включает использование электрохимического градиента и не использует энергию, производимую в ячейке. [10] В отличие от канальных белков, которые только пассивно переносят вещества через мембраны, белки-носители могут переносить ионы и молекулы либо пассивно, посредством облегченной диффузии, либо посредством вторичного активного транспорта. [11]Белок-носитель необходим для перемещения частиц из областей с низкой концентрацией в области с высокой концентрацией. Эти белки-носители имеют рецепторы, которые связываются со специфической молекулой (субстратом), нуждающейся в транспорте. Транспортируемая молекула или ион (субстрат) должны сначала связываться в сайте связывания в молекуле-носителе с определенным сродством связывания. После связывания и пока сайт связывания обращен в одну сторону, носитель захватит или закроет (захватит и удержит) субстрат в своей молекулярной структуре и вызовет внутреннюю транслокацию, так что отверстие в белке теперь обращено к другой стороне плазматическая мембрана. [12] Субстрат белка-носителя высвобождается в этом месте в соответствии с его аффинностью связывания там.

Облегченное распространение [ править ]

Основная статья: Облегченная диффузия
Облегченная диффузия в клеточной мембране, показаны ионные каналы (слева) и белки-носители (три справа).

Облегченная диффузияэто прохождение молекул или ионов через биологическую мембрану через определенные транспортные белки и не требует затрат энергии. Облегченная диффузия используется особенно в случае больших полярных молекул и заряженных ионов; как только такие ионы растворяются в воде, они не могут свободно диффундировать через клеточные мембраны из-за гидрофобной природы жирнокислотных хвостов фосфолипидов, составляющих бислои. Тип белков-носителей, используемых для облегченной диффузии, немного отличается от тех, которые используются для активного транспорта. Они по-прежнему являются трансмембранными белками-переносчиками, но это закрытые трансмембранные каналы, что означает, что они не перемещаются внутри и не требуют АТФ для функционирования. Субстрат берется с одной стороны закрытого носителя, и без использования АТФ субстрат высвобождается в клетку. Их можно использовать как потенциальные биомаркеры.

Обратная диффузия [ править ]

Основная статья: Обратный транспорт

Обратный транспорт или реверсирование переносчика - это явление, при котором субстраты мембранного транспортного белка перемещаются в направлении, противоположном их типичному перемещению переносчиком. [13] [14] [15] [16] [17] Реверсирование переносчика обычно происходит, когда мембранный транспортный белок фосфорилируется определенной протеинкиназой , которая представляет собой фермент, который добавляет фосфатную группу к белкам. [13] [14]

Типы [ править ]

(Сгруппированы по категориям базы данных классификации транспортеров)

1: Каналы / поры [ править ]

  • α-спиральные белковые каналы, такие как потенциал-управляемые ионные каналы (VIC), лиганд-управляемые ионные каналы (LGIC)
  • β-бочковые порины, такие как аквапорин
  • каналообразующие токсины, в том числе колицины , дифтерийный токсин и другие
  • Каналы, не синтезируемые рибосомами, такие как грамицидин
  • Холинс ; которые участвуют в экспорте ферментов, которые переваривают стенки бактериальных клеток на ранней стадии лизиса клеток.

Облегченная диффузия происходит в клеточную мембрану и из нее через каналы / поры и носители / переносчики.

Примечание:

  • Каналы:

Каналы либо в открытом, либо в закрытом состоянии. Когда канал открывается с небольшим конформационным переключением, он открыт для обеих сред одновременно (внеклеточной и внутриклеточной).

  • На этой картинке изображен симпорт. Желтый треугольник показывает градиент концентрации для желтых кружков, в то время как зеленый треугольник показывает градиент концентрации для зеленых кружков, а пурпурные стержни представляют собой связку транспортного белка. Зеленые круги движутся против своего градиента концентрации через транспортный белок, который требует энергии, в то время как желтые круги движутся вниз по градиенту концентрации, который высвобождает энергию. Желтые круги производят больше энергии за счет хемиосмоса, чем требуется для перемещения зеленых кругов, поэтому движение связано, а некоторая энергия нейтрализуется. Одним из примеров является пермеаза лактозы, которая позволяет протонам снижать градиент концентрации в клетке, а также закачивать в клетку лактозу.
    Поры:

Поры постоянно открыты для этих обеих сред, потому что они не претерпевают конформационных изменений. Они всегда открыты и активны.

2: Электрохимические транспортеры, управляемые потенциалом [ править ]

Также называются белками-носителями или вторичными носителями.

  • 2.A: Носильщики ( унипортеры , симпортеры , антипортеры ), SLC . [4]
    • На картинке изображен унипорт. Желтый треугольник показывает градиент концентрации для желтых кружков, а пурпурные стержни - пучок транспортных белков. Поскольку они движутся вниз по градиенту концентрации через транспортный белок, они могут выделять энергию в результате хемиосмоса . Одним из примеров является GLUT1, который перемещает глюкозу вниз по градиенту ее концентрации в клетку.
      Транспортеры возбуждающих аминокислот (EAAT)
      • EAAT1
      • EAAT2
      • EAAT3
      • EAAT4
      • EAAT5
    • Транспортер глюкозы
    • Транспортеры моноаминов , в том числе:
      • Переносчик дофамина (DAT)
      • Транспортер норэпинефрина (NET)
      • Транспортер серотонина (SERT)
      • Транспортеры везикулярных моноаминов (VMAT)
    • Транслокатор адениновых нуклеотидов (ANT)
  • 2.B: Портеры, синтезированные нерибосомным путем, такие как:
    • Нигерицина семьи
    • Ionomycin семьи
  • 2.C: Ионно-градиентные блоки питания

3: Основные активные транспортеры [ править ]

  • 3.A: Транспортеры, управляемые гидролизом связи PP:
    • АТФ-связывающий кассетный транспортер (ABC-транспортер), такой как MDR , CFTR
    • АТФаза V-типа  ; («V» относится к вакуолу).
    • АТФаза P-типа  ; («P» относится к фосфорилированию), например:
      • Na + / K + -АТФаза
      • Плазменная мембрана Са 2+ АТФаза
      • Протонный насос
    • На этой картинке изображен антипорт. Желтый треугольник показывает градиент концентрации для желтых кружков, в то время как синий треугольник показывает градиент концентрации для синих кружков, а пурпурные стержни представляют собой связку транспортного белка. Синие круги движутся против своего градиента концентрации через транспортный белок, который требует энергии, в то время как желтые круги движутся вниз по градиенту концентрации, высвобождая энергию. Желтые круги производят больше энергии за счет хемиосмоса, чем требуется для перемещения синих кругов, поэтому движение связано, а некоторая энергия нейтрализуется. Одним из примеров является натрий-протонный обменник, который позволяет протонам снижаться по градиенту их концентрации в ячейке, одновременно откачивая натрий из ячейки.
      АТФаза F-типа ; ("F" относится к фактору), в том числе: митохондриальная АТФ-синтаза , хлоропластная АТФ-синтаза1
  • 3.B: транспортеры, управляемые декарбоксилированием
  • 3.C: Транспортеры с переносом метилового эфира
  • 3.D: Транспортеры, управляемые окислением и восстановлением
  • 3.E: транспортеры, управляемые поглощением света, такие как родопсин.

4: Групповые транслокаторы [ править ]

Групповые транслокаторы обеспечивают особый механизм фосфорилирования сахаров, когда они транспортируются в бактерии (групповая транслокация PEP).

5. Электронные носители [ править ]

Трансмембранные переносчики электронов в мембране включают двухэлектронные переносчики, такие как оксидоредуктазы с дисульфидной связью (DsbB и DsbD в E. coli), а также одноэлектронные переносчики, такие как НАДФН-оксидаза. Часто эти окислительно-восстановительные белки не считаются транспортными белками.

Примеры [ править ]

Каждый белок-носитель, особенно внутри одной и той же клеточной мембраны, специфичен для одного типа или семейства молекул. Например, GLUT1 - это названный белок-носитель, обнаруженный почти во всех мембранах клеток животных, который переносит глюкозу через бислой. Другие специфические белки-носители также важными способами помогают организму функционировать. Цитохромы действуют в цепи переноса электронов как белки-переносчики электронов. [10]

Патология [ править ]

Ряд наследственных заболеваний включает дефекты белков-носителей в определенном веществе или группе клеток. Цистеинурия (цистеин в моче и мочевом пузыре) - это заболевание, связанное с дефектными белками-переносчиками цистеина в мембранах клеток почек. Эта транспортная система обычно удаляет цистеин из жидкости, которая должна стать мочой, и возвращает эту незаменимую аминокислоту в кровь. Когда этот носитель не работает, большие количества цистеина остаются в моче, где он относительно нерастворим и имеет тенденцию выпадать в осадок. Это одна из причин мочевых камней. [18] Было показано, что некоторые белки-переносчики витаминов сверхэкспрессируются у пациентов со злокачественными новообразованиями. Например, уровни белка-носителя рибофлавина(RCP) значительно повышается у людей с раком груди . [19]

См. Также [ править ]

  • Котранспорт
  • Котранспортер
  • Ионный канал
  • Пермеаза
  • P-петля
  • Семейство растворенных носителей (классификация)
  • Номер ТК (классификация)
  • Транслоказа
  • Везикулярный транспортный белок
  • Эндоцитоз

Ссылки [ править ]

  1. ^ Мембрана + транспорт + белки в Национальных медицинских предметных рубриках США (MeSH)
  2. ^ Перланд, Эмели; Багчи, Сончита; Клаессон, Аксель; Фредрикссон, Роберт (01.09.2017). «Характеристики 29 новых атипичных носителей растворенных веществ из суперсемейства основных фасилитаторов: эволюционная консервация, предсказанная структура и совместная экспрессия нейронов» . Открытая биология . 7 (9): 170142. DOI : 10.1098 / rsob.170142 . ISSN  2046-2441 . PMC  5627054 . PMID  28878041 .
  3. ^ Hediger, Matthias A .; Ромеро, Майкл Ф .; Пэн, Цзи-Бин; Рольфс, Андреас; Таканага, Хитоми; Бруфорд, Элспет А. (февраль 2004 г.). «Азбука переносчиков растворенных веществ: физиологические, патологические и терапевтические последствия введения белков мембранного транспорта человека». Pflügers Archiv: Европейский журнал физиологии . 447 (5): 465–468. DOI : 10.1007 / s00424-003-1192-у . ISSN 0031-6768 . PMID 14624363 . S2CID 1866661 .   
  4. ^ а б Перланд, Эмели; Фредрикссон, Роберт (март 2017 г.). «Системы классификации вторичных активных транспортеров». Направления фармакологических наук . 38 (3): 305–315. DOI : 10.1016 / j.tips.2016.11.008 . ISSN 1873-3735 . PMID 27939446 .  
  5. ^ Садава, Дэвид и др. Жизнь, наука о биологии, 9-е издание. Macmillan Publishers, 2009. ISBN 1-4292-1962-9 . п. 119. 
  6. ^ Купер, Джеффри (2009). Клетка: молекулярный подход . Вашингтон, округ Колумбия: ASM Press. п. 62. ISBN 9780878933006.
  7. ^ Томпсон, Лиз А. Прохождение экзамена по биологии в конце курса Северной Каролины. Американская книжная компания, Inc. 2007. ISBN 1-59807-139-4 . п. 97. 
  8. ^ Ассманн, Сара (2015). «Растворенный транспорт». В Тайзе, Линкольне; Зейгер, Эдвард (ред.). Физиология и развитие растений . Синауэр. п. 151.
  9. ^ Садава, Дэвид и др. Жизнь, наука о биологии, 9-е издание. Macmillan Publishers, 2009. ISBN 1-4292-1962-9 . п. 119. 
  10. ^ а б Эшли, Рут. Ханн, Гэри. Хан, Сеонг С. Клеточная биология. Издательство New Age International. ISBN 8122413978 . п. 113. 
  11. ^ Тайз, Линкольн. Зейглер, Эдуардо. Физиология и развитие растений. Sinauer Associates, 2015. ISBN 978-1-60535-255-8 . С. 151. 
  12. ^ Кент, Майкл. Продвинутая биология. Oxford University Press, США, 2000. ISBN 0-19-914195-9 . С. 157–158. 
  13. ^ a b Бермингем Д.П., Блейкли Р.Д. (октябрь 2016 г.). «Киназа-зависимая регуляция переносчиков нейротрансмиттеров моноаминов» . Pharmacol. Ред . 68 (4): 888–953. DOI : 10.1124 / pr.115.012260 . PMC 5050440 . PMID 27591044 .  
  14. ^ a b Миллер GM (январь 2011 г.). «Возникающая роль следового аминосвязанного рецептора 1 в функциональной регуляции переносчиков моноаминов и дофаминергической активности» . Журнал нейрохимии . 116 (2): 164–176. DOI : 10.1111 / j.1471-4159.2010.07109.x . PMC 3005101 . PMID 21073468 .  
  15. ^ Scholze P, Nørregaard L, Singer EA, Freissmuth M, Gether U, Ситт HH (2002). «Роль ионов цинка в обратном транспорте, опосредованном переносчиками моноаминов» . Журнал биологической химии . 277 (24): 21505–13. DOI : 10.1074 / jbc.M112265200 . PMID 11940571 . 
  16. ^ Robertson SD, Matthies HJ, Галли A (2009). «Более пристальный взгляд на индуцированный амфетамином обратный транспорт и торговлю переносчиками дофамина и норадреналина» . Молекулярная нейробиология . 39 (2): 73–80. DOI : 10.1007 / s12035-009-8053-4 . PMC 2729543 . PMID 19199083 .  
  17. ^ Касаткина Л.А., Борисова Т.А. (ноябрь 2013 г.). «Высвобождение глутамата из тромбоцитов: экзоцитоз по сравнению с обращением переносчика глутамата». Международный журнал биохимии и клеточной биологии . 45 (11): 2585–2595. DOI : 10.1016 / j.biocel.2013.08.004 . PMID 23994539 . 
  18. ^ Шервуд, Лорали. 7-е издание. Физиология человека. От клеток к системам. Cengage Learning, 2008. стр. 67
  19. ^ Рао, П.Н., Левин, Э и др. Повышение уровня сывороточного белка-носителя рибофлавина при раке молочной железы. Биомаркеры эпидемиологии рака Пред. Том 8 № 11. с. 985–990

Андерле П., Барбачору Ч., Бусси К., Дай З., Хуанг Ю., Папп А., Рейнхольд В., Сади В., Шанкаварам У. и Вайнштейн Дж. (2004). Мембранные транспортеры и каналы: роль транспортома в химиочувствительности рака и химиорезистентности. Исследования рака, 54, 4294-4301.

Внешние ссылки [ править ]

  • « Транспортный белок » в Медицинском словаре Дорланда