Cotransporter

Cotransporter sind eine Untergruppe von Transportern, die Kopplung der günstigen Entwicklung eines Moleküls mit seinen Konzentrationsgefälle und ungünstige Bewegung des anderen Moleküls gegen seine Konzentrationsgefälle und umfassen Antiporter und Symporter. Im allgemeinen Cotransporter bestehen aus zwei von den drei Klassen von integralen Membranproteinen, die als Transporter bekannten Molekülen und Ionen durch Biomembranen zu bewegen. Uniporters sind auch Transporter sondern bewegen sich nur eine Art von Molekül hinunter seine Konzentrationsgefälle und sind nicht als Cotransporter eingestuft.

Hintergrund

Cotransporter in der Lage sind sich bewegenden Solute entweder nach oben oder nach unten Gradienten mit einer Rate von 1.000 bis 100.000 Moleküle pro Sekunde. Sie können als Kanäle oder Transporter handeln, abhängig von den Bedingungen, unter denen sie untersucht werden. Die Bewegung erfolgt durch Bindung an zwei Molekülen oder Ionen zu einem Zeitpunkt und unter Verwendung des Gradienten der Konzentration eines gelösten Stoffes gegenüber der anderen Molekül oder Ion gegen die Neigungskraft. Einige Studien zeigen, dass Cotransporter kann als Ionenkanäle fungieren, im Widerspruch zu den klassischen Modellen. Zum Beispiel die Weizen HKT1 Transporter zeigt zwei Verkehrsträger durch das gleiche Protein.

Cotransporter können als Antiporter und Symporter klassifiziert werden. Beide nutzen elektrische Potential und / oder chemischen Gradienten, um Protonen und Ionen gegen ihren Konzentrationsgradienten bewegen. In Pflanzen das Proton als Sekundärsubstanz und eine hohe Protonenkonzentration in den Apoplasten versorgt die Einwärtsbewegung bestimmte Ionen durch Symporter. Protonengradienten bewegt die Ionen in die Vakuole durch Protonen-Antiporters Natrium oder Protonen-Antiporters Calcium. In Pflanzen wird Saccharose Transport der gesamten Anlage durch den Protonenpumpen dem die Pumpe, wie oben erläutert, erzeugt eine Protonengradienten so dass es viel mehr auf einer Seite der Membran als die andere verteilt. So diffundieren die Protonen wieder über die Membran wird die freie Energie, die durch diese Diffusion freigesetzt wird genutzt, um Cotransport Saccharose. Bei Säugetieren wird Glucose durch Natrium-abhängigen Glucose-Transporter, die Energie in diesen Prozess verwenden, transportiert. Da hier sowohl Glucose und Natrium werden in der gleichen Richtung über die Membran transportiert werden, würden sie als Symporter klassifiziert werden. Der Glucosetransporter-System wurde zuerst von Dr. Robert K. Crane im Jahr 1960 die Hypothese aufgestellt, ist diese später in diesem Artikel diskutiert.

Geschichte

Dr. Robert K. Crane, ein Harvard-Absolvent, hatte auf dem Gebiet der Kohlenhydrat Biochemie arbeiten seit ganz irgendwann. Seine Erfahrung in den Bereichen der Glucose-6-Phosphat-Biochemie, Kohlendioxidfixierung, Hexokinase und Phosphat Studien führte ihn zu cotransport von Glucose zusammen mit Natrium durch den Darm Hypothese. Bild rechts ist der Dr. Crane und seine Zeichnung des Cotransporters System, das er im Jahr 1960 vorgeschlagen, auf dem internationalen Treffen am Membrantransport und den Stoffwechsel. Seine Studien wurden von anderen Gruppen bestätigt und werden jetzt als das klassische Modell verwendet werden, um Cotransporter zu verstehen.

Mechanismus

Antiporter und Symporter beide Transport zwei oder mehr verschiedene Arten von Molekülen gleichzeitig in einer gekoppelten Bewegung. Eine energetisch begünstigt Bewegung eines Moleküls mit einem energetisch günstigen Bewegung eines anderen Molekül oder Ion, um die Leistung für den Transport benötigte bieten kombiniert. Diese Art von Transport wird als sekundäre aktive Transport bekannt und wird durch die von dem Konzentrationsgradienten der Ionen / Moleküle durch die Membran der Cotransporter Protein wird in integrierten abgeleitete Energie angetrieben.

Cotransporter laufen einen Zyklus von Konformationsänderungen durch Verknüpfen der Bewegung eines Ions mit Konzentrationsgradienten auf die Bewegung eines cotransportiert solute gegen seine Konzentrationsgradienten. In eine Konformation des Proteins wird die Bindungsstelle an einer Seite der Membran ausgesetzt ist. Bei der Bindung von sowohl dem Molekül, das bergauf transportiert werden soll, und das Molekül bergab transportiert werden eine Konformationsänderung auftritt. Diese Konformationsänderung werden die gebundenen Substraten zu der gegenüberliegenden Seite der Membran, wobei die Substrate distanzieren aussetzen. Sowohl das Molekül und das Kation müssen, damit die Konformationsänderung auftritt gebunden. Dieser Mechanismus wurde zuerst von Jardetzky 1966 eingeführt Dieser Zyklus von Konformationsänderungen transportiert nur ein Substrat Ionen zu einer Zeit, die im Vergleich zu anderen Transportproteine ​​wie Ionenkanäle in einer relativ langsamen Transportgeschwindigkeit führt. Die Geschwindigkeit, mit der dieser Zyklus von Konformationsänderungen auftritt, wird als die Fluktuationsrate und wird als die durchschnittliche Anzahl der vollständigen Zyklen pro Sekunde durch einen einzigen Cotransporters Molekül durchgeführt ausgedrückt.

Arten von Cotransporter

Antiporter

Antiporter nutzen den Mechanismus cotransport, um die Ionen und Molekül in entgegengesetzten Richtungen bewegen. In dieser Situation eine der Ionen aus der exoplasmic Raum in den zytoplasmatischen Raum bewegen, während die andere Ionen aus dem Raum in den zytoplasmatischen exoplasmic Raum bewegen. Ein Beispiel für ein Antiporters ist die Natrium-Calcium-Austauscher. Die Natrium-Calcium-Austauscher-Funktionen, um überschüssige Calcium aus dem Cytoplasmaraum durch Kopplung seiner Transport mit dem Transport von Natrium aus dem exoplasmic Raum hinunter seine Konzentrationsgradienten in den zytoplasmatischen Raum entfernen, in die exoplasmic Raum gegen ihren Konzentrationsgradienten. Die Tauscher tauscht Natrium-Kalzium-3 Calciumionen für 1 Natriumion und ein Kation -Antiporters.

Zellen enthalten außerdem Antiporter Anion wie dem AE1 Protein. Diese Cotransporter bildet einen wichtigen Proteins in Säugererythrozyten und bewegt Calcium und Bicarbonat in einer Eins-zu-Eins-Verhältnis durch die Plasmamembran nur auf der Konzentrationsgradienten der zwei Ionen. AE1 -Antiporters ist wichtig bei der Entfernung von Kohlendioxid Abfälle, umgewandelt, um in der Erythrozyten Bicarbonat.

Symporter

Im Gegensatz zu Antiporter, Symporter bewegen Ionen oder Moleküle in der gleichen Richtung. In diesem Fall beide Ionen transportiert wird entweder aus dem exoplasmic Raum in den zytoplasmatischen Raum oder aus dem Raum in den zytoplasmatischen exoplasmic Raum bewegt werden. Ein Beispiel eines Symporter das Natrium-Glucose verknüpft Transporter oder SGLT. SGLT Funktionen zum Koppeln der Transport von Natrium im exoplasmic Raum hinunter seine Konzentrationsgradienten in der zytoplasmatischen Raum für den Transport von Glucose in der exoplasmic Raum gegen ihren Konzentrationsgradienten in den zytoplasmatischen Raum. SGLT koppelt die Bewegung der 1 Glucose Ionen mit der Bewegung des 2 Natriumionen.

Beispiele Cotransporter

Na + / Glucose-Cotransporter - wird auch als Natrium-Glucose-Cotransporter 1 bekannt und wird durch das SLC5A1-Gen kodiert. SGLT1 ist ein elektro Transporter als Natriumelektrochemischen Gradienten Antriebe Glucose aufwärts in die Zellen. SGLT1 eine hohe Affinität Na + / Glucose-Cotransporter, der eine wichtige Rolle bei der Übertragung von Zucker in den Epithelzellen der proximalen Nierentubuli und der Darm, insbesondere im Dünndarm besitzt.

Na + / Phosphat-Cotransporter - Natrium-Phosphat-Cotransporter sind von der SLC34 und SLC20 Proteinfamilien. Sie sind auch für die Epithelzellen des proximalen Nierentubulus und der Dünndarm. Er überträgt anorganischem Phosphat in Zellen durch aktiven Transport mit Hilfe eines Na + Gradienten. Ähnlich wie SGTL1, werden sie als elektrogenen Transportern eingestuft. NaPi verbunden mit 3 Na + -Ionen und zweiwertigen 1 Pi, als NaPi IIa und IIb NaPi eingestuft. NaPi, die Paare mit 2 Na + und 1 zweiwertige Pi als NaPi IIc eingestuft.

Na + / I- Symporter - Natrium-Jodid ist eine Art von Symporters die zum Übertragen von Iodid in der Schilddrüse verantwortlich ist. NIS wird hauptsächlich in Zellen der Schilddrüse und auch in den Brustdrüsen gefunden. Sie basieren auf der basolateralen Membran der thryroid Follikelzellen wurden 2 Na + -Ionen und 1 I- Ionen ist gekoppelt, um das Iodid übertragen entfernt. NIS-Aktivität hilft bei der Diagnose und Behandlung von Erkrankungen der Schilddrüse, einschließlich der erfolgreichen Behandlung von Schilddrüsenkrebs mit Radiojodid nach Thyreoidektomie.

Na-K-Symporter 2Cl - Diese spezifische Cotransporter reguliert die Zellvolumen durch Steuerung des Wasser- und Elektrolytgehalt in der Zelle. Die Na-K-2Cl Cotransporter ist entscheidend in Salz Sekretion in sekretorischen Epithelzellen zusammen mit Nierensalz Resorption. Zwei Variationen der Na-K-2Cl Symporter existieren und werden als NKCC1 und NKCC2 bekannt. Die NKCC1 cotransport Protein wird im gesamten Körper, sondern NKCC2 wird nur in der Niere gefunden und entfernt das Natrium, Kalium und Chlorid in die körpereigene Urin gefunden, so kann es in das Blut aufgenommen werden.

GABA-Transporter - Neurotransmitter γ-Aminobuttersäure-Transporter sind Mitglieder der solute carrier family 6 von Natrium- und Chlorid-abhängigen Neurotransmitter-Rezeptor-Transporter, die in der Plasmamembran befinden, und regulieren die Konzentration von GABA im synaptischen Spalt. Die SLC6A1-Gen kodiert für GABA-Transporter. Die Transporter sind elektro und Paare 2 Na +, Cl 1 und 1 GABA zur aktiven Translokation.

K + Cl- Symporter-Die K + -CL- Cotransporters Familie besteht aus vier spezifischen Symporter als KCC1, KCC2, KCC3 und KCC4 bekannt. Die KCC2-Isoform spezifisch ist, um Nervengewebe und die anderen drei können in verschiedenen Geweben im ganzen Körper zu finden. Diese Cotransporter Familie steuert die Konzentrationen von Kalium und Chlorid in den Zellen durch die kombinierte Bewegung des K + / H + und Cl- / HCO3- Austauscher oder durch eine kombinierte Bewegung beider Ionen aufgrund einer Konzentration aktivierten Kanäle. Die vier bekannten KCC Proteine ​​zusammenschließen, um zwei getrennte Unterfamilien mit KCC1 und KCC3 Paarung zusammen und KCC2 und KCC4 immer ein Paar, um die Ionenbewegung zu erleichtern, zu bilden.

Krankheit mit Cotransporter zugeordnet

Tabelle 1: Liste der Krankheiten, die Transporteure stehen.

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