Войти
Котранспортеры - это подкатегория мембранных транспортных белков (транспортеров), которые связывают благоприятное движение одной молекулы с его градиентом концентрации и неблагоприятным движением другой молекулы против его градиента концентрации. Они включают котранспорт (вторичный активный транспорт) и включают антипортеры и симпортеры. В общем, котранспортеры состоят из двух из трех классов интегральных мембранных белков, известных как переносчики, которые перемещают молекулы и ионы через биомембраны. Унипортеры также являются переносчиками, но перемещают только один тип молекул вниз по градиенту его концентрации и не классифицируются как котранспортеры.
Основное различие между котранспортерами, известными как антипортеры и симпортеры, и унипортерным транспортером. Котранспортеры способны перемещать растворенные вещества либо вверх, либо вниз по градиенту со скоростью от 1000 до 100000 молекул в секунду. Они могут действовать как каналы или переносчики, в зависимости от условий, в которых их проводят. Движение происходит за счет связывания с двумя молекулами или ионами одновременно и использования градиента концентрации одного растворенного вещества, чтобы заставить другую молекулу или ион противодействовать его градиенту. Некоторые исследования показывают, что котранспортеры могут функционировать как ионные каналы, что противоречит классическим моделям. Например, переносчик HKT1 пшеницы демонстрирует два способа переноса одного и того же белка.
Котранспортеры можно классифицировать как антипортеры и симпортеры. Оба используют электрический потенциал и / или химические градиенты для перемещения протонов и ионов против их градиента концентрации. У растений протон считается вторичным веществом, и высокая концентрация протонов в апопласте обеспечивает движение внутрь некоторых ионов симпортерами. Протонный градиент перемещает ионы в вакуоль с помощью протон-натриевого антипортера или протон-кальциевого антипортера. В растениях перенос сахарозы распределяется по всему растению с помощью протонного насоса, где насос, как обсуждалось выше, создает градиент протонов, так что на одной стороне мембраны их намного больше, чем на другой. Когда протоны диффундируют обратно через мембрану, свободная энергия, высвобождаемая в результате этой диффузии, используется для совместного транспорта сахарозы. У млекопитающих глюкоза транспортируется через натрийзависимые переносчики глюкозы, которые в этом процессе используют энергию. Здесь, поскольку и глюкоза, и натрий транспортируются через мембрану в одном направлении, они будут классифицированы как симпортеры. Система транспортера глюкозы была впервые предложена доктором Робертом К. Крейном в 1960 году, это обсуждается позже в статье.
Доктор Роберт К. Крейн и его набросок парного котранспорта доктор. Роберт К. Крейн, выпускник Гарварда, довольно давно работал в области биохимии углеводов. Его опыт в области глюкозо-6-фосфата биохимии, связывания углекислого газа, исследований гексокиназы и фосфата привел его к гипотезе о совместном переносе глюкозы с натрием через кишечник. На фото справа д-р Крейн и его рисунок котранспортерной системы, который он предложил в 1960 году на международной встрече по мембранному транспорту и метаболизму. Его исследования были подтверждены другими группами и теперь используются в качестве классической модели для понимания котранспортеров.
Антипортеры и симпортеры переносят два или более разных типа молекул одновременно в одном парное движение. Энергетически невыгодное движение одной молекулы сочетается с энергетически выгодным движением другой молекулы (-ей) или иона (-ов), чтобы обеспечить энергию, необходимую для транспорта. Этот тип транспорта известен как вторичный активный транспорт и обеспечивается энергией, полученной из градиента концентрации ионов / молекул через мембрану, внутри которой интегрирован белок котранспортера.
Котранспортеры подвергаются цикл конформационных изменений путем связывания движения иона с его градиентом концентрации (движение вниз) с движением котранспортированного растворенного вещества против его градиента концентрации (движение вверх). В одной конформации белок будет иметь сайт связывания (или сайты в случае симпортеров), открытый с одной стороны мембраны. При связывании как молекулы, которая должна транспортироваться вверх, так и молекулы, которая должна транспортироваться вниз, произойдет конформационное изменение. Это конформационное изменение выставит связанные субстраты на противоположную сторону мембраны, где субстраты будут разъединяться. И молекула, и катион должны быть связаны, чтобы произошло конформационное изменение. Этот механизм был впервые представлен в 1966 году. Этот цикл конформационных изменений транспортирует только один ион субстрата за раз, что приводит к довольно низкой скорости транспорта (от 10 до 10 ионов или молекул в секунду) по сравнению с другими транспортными белками, такими как ионные каналы. Скорость, с которой происходит этот цикл конформационных изменений, называется скоростью оборота (TOR) и выражается как среднее количество полных циклов в секунду, выполняемых одной молекулой котранспортера.
антипортер 
симпортер Антипортеры используют механизм котранспорта (соединение движения одного иона или молекулы вниз по его градиенту концентрации с транспортом другого иона или молекулы вверх по его градиенту концентрации), чтобы перемещать ионы и молекула в противоположных направлениях. В этой ситуации один из ионов будет перемещаться из экзоплазматического пространства в цитоплазматическое пространство, в то время как другой ион будет перемещаться из цитоплазматического пространства в экзоплазматическое пространство. Примером антипортера является натрий-кальциевый обменник. Натрий-кальциевый обменник функционирует для удаления избытка кальция из цитоплазматического пространства в экзоплазматическое пространство против его градиента концентрации путем связывания его транспорта с транспортом натрия из экзоплазматического пространства вниз по его градиенту концентрации (установленному активным транспортом натрия из клетки с помощью натрий-калиевого насоса ) в цитоплазматическое пространство. Натрий-кальциевый обменник обменивает 3 иона натрия на 1 ион кальция и представляет собой антипортер катиона.
Клетки также содержат антипортеры аниона, такие как Band 3 (или AE1) анионный транспортный белок. Этот котранспортер является важным интегральным белком в эритроцитах млекопитающих и перемещает ион хлорида и ион бикарбоната в соотношении один к одному через плазматическую мембрану на основе только градиент концентрации двух ионов. Антипортер AE1 необходим для удаления углекислого газа отходов, которые превращаются в бикарбонат внутри эритроцита.
В отличие от антипортеров, симпортеры перемещают ионы или молекулы в том же направлении. В этом случае оба транспортируемых иона будут перемещаться либо из экзоплазматического пространства в цитоплазматическое пространство, либо из цитоплазматического пространства в экзоплазматическое пространство. Примером симпортера является связанный транспортер натрий-глюкоза или SGLT. SGLT функционирует, чтобы связать транспорт натрия в экзоплазматическом пространстве с градиентом его концентрации (опять же, установленным активным переносом натрия из клетки натрий-калиевым насосом ) в цитоплазматическое пространство с транспорт глюкозы в экзоплазматическом пространстве против градиента ее концентрации в цитоплазматическом пространстве. SGLT связывает движение 1 иона глюкозы с перемещением 2 ионов натрия.
Котранспортер Na / глюкозы (SGLT1) - также известен как натрий-глюкозный котранспортер 1 и кодируется геном SLC5A1. SGLT1 - это электрогенный переносчик, поскольку электрохимический градиент натрия перемещает глюкозу вверх в клетки. SGLT1 представляет собой высокоаффинный котранспортер Na / глюкозы, который играет важную роль в переносе сахара через эпителиальные клетки проксимальных канальцев почек и кишечника, в частности тонкого кишечника.
Котранспортер натрия / фосфата (NaPi) - Котранспортеры фосфата натрия относятся к семействам белков SLC34 и SLC20. Они также обнаруживаются в эпителиальных клетках проксимальных канальцев почек и тонкой кишки. Он переносит неорганический фосфат в клетки посредством активного транспорта с помощью градиента Na. Подобно SGTL1, они классифицируются как электрогенные переносчики. NaPi, связанный с 3 ионами Na и 1 двухвалентным Pi, классифицируется как NaPi IIa и NaPi IIb. NaPi, который сочетается с 2 Na и 1 двухвалентным Pi, классифицируется как NaPi IIc.
Симпортер Na / I (NIS) - Йодид натрия - это тип симпортера, который отвечает за перенос йодида в щитовидной железе. NIS в основном обнаруживается в клетках щитовидной железы, а также в молочных железах. Они расположены на базолатеральной мембране фолликулярных клеток щитовидной железы, где 2 иона Na и 1 ион I соединяются для переноса йодида. Активность NIS помогает в диагностике и лечении заболеваний щитовидной железы, включая весьма успешное лечение рака щитовидной железы радиоактивным йодом после тиреоидэктомии.
Симпортер Na-K-2Cl - этот специфический котранспортер регулирует объем клеток, контролируя воду и содержание электролита в элементе. Котранспортер Na-K-2Cl жизненно важен для секреции солей секреторными клетками эпителия наряду с реабсорбцией соли почками. Существуют две разновидности симпортера Na-K-2Cl, известные как NKCC1 и NKCC2. Котранспортный белок NKCC1 обнаружен по всему телу, но NKCC2 находится только в почках и удаляет натрий, калий и хлориды, обнаруженные в моче организма, поэтому он может всасываться в кровь.
Транспортер ГАМК (GAT) - нейромедиаторные переносчики γ-аминомасляной кислоты (ГАМК) являются членами семейства 6 растворенных переносчиков (SLC6) натрий- и хлорид-зависимых переносчиков рецепторов нейромедиаторов, которые расположены в плазматической мембране и регулируют концентрацию ГАМК в синаптическая щель. Ген SLC6A1 кодирует транспортеры ГАМК. Транспортеры являются электрогенными и объединяют 2 Na, 1 Cl и 1 GABA для внутренней транслокации.
Симпортер KCl - Семейство котранспортеров K-Cl состоит из четырех специфических симпортеров, известных как KCC1, KCC2, KCC3 и KCC4. Изоформа KCC2 специфична для нейрональной ткани, а остальные три могут быть обнаружены в различных тканях по всему телу. Это семейство котранспортеров контролирует уровни концентрации калия и хлорида в клетках посредством комбинированного движения обменников K / H и Cl / HCO3 или посредством комбинированного движения обоих ионов из-за каналов, активируемых концентрацией.. Четыре известных белка KCC объединяются в два отдельных подсемейства, в которых KCC1 и KCC3 спариваются вместе, а KCC2 и KCC4 становятся парой для облегчения движения ионов.
Таблица 1: Список заболеваний связанные с транспортерами.
| Символы / названия транспортеров | Соответствующие заболевания | |
|---|---|---|
| 4F2HC, SLC3A2 | Лизинурия | |
| ABC-1, ABC1 | Болезнь Танжера | |
| ABC7, hABC7 | Х-связанная сидеробластная анемия | |
| ABCR | Болезнь Штаргардта, Желтое дно | |
| AE1, SLC4A1 | эллиптоцитоз, овалоцитоз, гемолитическая анемия, сфероцитоз, почечный канальцевый ацидоз | |
| AE2, SLC4A2 | врожденная хлороидорея | |
| AE3, SLC4A3 | врожденная хлороидорея | |
| ALDR | Адренолейкодистрофия | |
| ANK | анкилоз (кальциноз); артрит, сопровождающийся отложением минералов, образованием костных выростов и разрушением суставов | |
| аралароподобный, SLC25A13 | тип II с началом у взрослых цитруллинемия | |
| ATBo, SLC1A5, hATBo, ASCT2, AAAT | Нейродегенерация | |
| BCMP1, UCP4, SLC25A14 | HHH | |
| CFTR | Муковисцидоз | |
| CTR-1, SLC31A1 | Менкес / болезнь Вильсона | |
| CTR-2, SLC31A2 | болезнь Менкеса / Вильсона, Х-связанная гипофосфатемия | |
| DTD, SLC26A2 | хондродисплазия / диастрофическая дисплазия | |
| EAAT1, SLC1A3, GLAST1 | Нейродегенерация, Боковой амиотрофический склероз | |
| EAAT2, SLC1A2, GLT-1 | Нейродегенерация, Дикарбоновые аминоацидурия EALC1AT3, | |
| , EAAC1 | Нейродегенерация | |
| EAAT4, SLC1A6 | Нейродегенерация | |
| EAAT5, SLC1A7 | Нейродегенерация | |
| FIC1 | Прогрессирующая семейная внутрипеченочная>холестаз | |
| FOLT, SLC19A1, RFC1 | Мальабсорбция фолиевой кислоты / мегалобластная анемия | |
| GLUT1, SLC2 A1 | низкий уровень глюкозы в ЦНС, вызывающий судороги, синдром Фанкони-Бикеля, болезнь накопления гликогена тип Id, инсулиннезависимый сахарный диабет, нарушение транспорта глюкозы через гематоэнцефалический барьер | |
| GLUT2, SLC2A2 | низкий уровень глюкозы в ЦНС, вызывающий судороги, синдром Фанкони-Бикеля, болезнь накопления гликогена типа Id, инсулинозависимый сахарный диабет (NIDDM) | |
| GLUT3, SLC2A3 | судороги с низким содержанием глюкозы в ЦНС, синдром Фанкони-Бикеля, болезнь накопления гликогена Id, инсулиннезависимый сахарный диабет (NIDDM) | |
| GLUT4, SLC2A4 | низкий уровень глюкозы в ЦНС, вызывающий судороги, синдром Фанкони-Бикеля, болезнь накопления гликогена типа Id, инсулиннезависимый сахарный диабет (NIDDM) | |
| GLUT5, SLC2A5 | Изолированная фруктоза мальабсорбция | |
| HET | анемия, генетический гемохроматоз | |
| HTT, SLC6A4 | признаки, связанные с тревогой | |
| LAT-2, SLC7A6 | непереносимость лизинурического белка | |
| LAT-3, SLC7A7 | лиз непереносимость мнурического белка | |
| MDR1 | рак человека | |
| MDR2, MDR3 | семейный внутрипеченочный холестаз | |
| MRP1 | рак человека | |
| NBC | Вниз синдром | |
| NBC1, SLC4A4 | почечный канальцевый ацидоз | |
| NBC3, SLC4A7 | врожденный гипотиреоз | |
| NCCT, SLC12A3, TSC | синдром Гительмана | |
| NHE2, SLC9A2 | Инклюзионная болезнь микроворсинок | |
| NHE3, SLC9A3 / 3P | микроворсинковая инклюзия | |
| NIS, SLC5A5 | врожденный гипотиреоз | |
| NKCC1, SLC12A2 | синдром Гительмана | |
| NKCC2, SLC12A1 | синдром Барттера | |
| NORTR | синдром ДиДжорджи, велокардиофациальный синдром | |
| NRAMP2, DCT1, SLC11A2, | синдром дефицита внимания с гиперактивностью | |
| NTCP2, ISBT, SLC10A2 | первичная мальабсорбция желчных кислот (PBAM) | |
| OCTN2, SLC22A5 | системный дефицит карнитина (прогрессирующая кардиомиопатия, скелетная миопатия, гипогликемия, гипераммонемия, синдром внезапной детской смерти ) | |
| ORNT1, SLC25A15 | HHH | |
| PMP34, SLC25A17 | болезнь Грейвса | |
| rBAT, SLC3A1, D2 | цистинурия | |
| SATT, SLC1A4, ASCT1 | Нейродегенерация 378>SBC2 | гипоцитратурия |
| SERT | различные психические расстройства | |
| SGLT1, SLC5A1 | почечная глюкозурия / глюкозо-галактозная мальабсорбция | |
| SGLT2, SLC5A2 | почечная глюкозурия | |
| SMVT, SLC5A6 | признаки, связанные с тревогой, депрессия | |
| TAP1 | ювенильный псориаз | |
| y + L | Цистинурия I типа |
