Proteína de transporte de membrana - Membrane transport protein

Uma proteína de transporte de membrana (ou simplesmente transportadora ) é uma proteína de membrana envolvida no movimento de íons , pequenas moléculas e macromoléculas , como outra proteína , através de uma membrana biológica . As proteínas de transporte são proteínas transmembrana integrais ; isto é, eles existem permanentemente dentro e atravessam a membrana através da qual transportam substâncias. As proteínas podem auxiliar no movimento de substâncias por difusão facilitada ou transporte ativo . Os dois principais tipos de proteínas envolvidas em tal transporte são amplamente categorizados como canais ou transportadores . Os transportadores de soluto e SLCs atípicos são transportadores secundários ativos ou facilitadores em humanos. Coletivamente, os transportadores e canais de membrana são transportome. Os transportomes governam o influxo e efluxo celular não apenas de íons e nutrientes, mas também de drogas.

Diferença entre canais e operadoras

Um portador não está aberto simultaneamente para os ambientes extracelular e intracelular. Ou seu portão interno está aberto ou o portão externo está aberto. Em contraste, um canal pode ser aberto para os dois ambientes ao mesmo tempo, permitindo que as moléculas se difundam sem interrupção. Os portadores têm locais de ligação, mas os poros e canais não. Quando um canal é aberto, milhões de íons podem passar pela membrana por segundo, mas apenas 100 a 1000 moléculas normalmente passam por uma molécula transportadora ao mesmo tempo. Cada proteína transportadora é projetada para reconhecer apenas uma substância ou um grupo de substâncias muito semelhantes. A pesquisa correlacionou defeitos em proteínas transportadoras específicas com doenças específicas.

Transporte Ativo

Artigo principal: Transporte ativo
A ação da bomba sódio-potássio é um exemplo de transporte ativo primário. As duas proteínas transportadoras à esquerda estão usando ATP para mover o sódio para fora da célula contra o gradiente de concentração. As proteínas à direita estão usando o transporte ativo secundário para mover o potássio para a célula.

Transporte ativo é o movimento de uma substância através de uma membrana contra seu gradiente de concentração. Geralmente, isso ocorre para acumular altas concentrações de moléculas de que uma célula precisa, como glicose ou aminoácidos. Se o processo usa energia química, como trifosfato de adenosina (ATP), é chamado de transporte ativo primário . O transporte ativo secundário envolve o uso de um gradiente eletroquímico e não usa a energia produzida na célula. Ao contrário das proteínas de canal, que transportam apenas substâncias através das membranas de forma passiva, as proteínas transportadoras podem transportar íons e moléculas passivamente por meio de difusão facilitada ou por meio de transporte ativo secundário. Uma proteína transportadora é necessária para mover as partículas de áreas de baixa concentração para áreas de alta concentração. Essas proteínas transportadoras têm receptores que se ligam a uma molécula específica (substrato) que precisa de transporte. A molécula ou íon a ser transportado (o substrato) deve primeiro se ligar a um local de ligação na molécula transportadora, com uma certa afinidade de ligação. Após a ligação, e enquanto o local de ligação está voltado para a mesma direção, o transportador irá capturar ou ocluir (absorver e reter) o substrato dentro de sua estrutura molecular e causar uma translocação interna de modo que a abertura na proteína agora fique voltada para o outro lado de a membrana plasmática. O substrato da proteína carreadora é liberado naquele local, de acordo com sua afinidade de ligação ali.

Difusão facilitada

Artigo principal: difusão facilitada
Difusão facilitada na membrana celular, mostrando canais iônicos (à esquerda) e proteínas carreadoras (três à direita).

A difusão facilitada é a passagem de moléculas ou íons através de uma membrana biológica através de proteínas de transporte específicas e não requer entrada de energia. A difusão facilitada é usada especialmente no caso de grandes moléculas polares e íons carregados; uma vez que esses íons são dissolvidos em água, eles não podem se difundir livremente através das membranas celulares devido à natureza hidrofóbica das caudas de ácidos graxos dos fosfolipídios que compõem as bicamadas. O tipo de proteínas transportadoras usadas na difusão facilitada é ligeiramente diferente das usadas no transporte ativo. Eles ainda são proteínas transportadoras transmembrana, mas são canais transmembranares controlados, o que significa que não se translocam internamente, nem requerem ATP para funcionar. O substrato é colocado em um lado do portador fechado e, sem o uso de ATP, o substrato é liberado na célula. Eles podem ser usados ​​como biomarcadores potenciais.

Difusão reversa

Artigo principal: Transporte reverso

O transporte reverso , ou reversão do transportador , é um fenômeno no qual os substratos de uma proteína de transporte de membrana são movidos na direção oposta àquela de seu movimento típico pelo transportador. A reversão do transportador normalmente ocorre quando uma proteína de transporte de membrana é fosforilada por uma proteína quinase específica , que é uma enzima que adiciona um grupo fosfato às proteínas.

Tipos

(Agrupado por categorias de banco de dados de classificação do transportador )

1: Canais / poros

  • Canais de proteína α-helicoidais, como canal de íon ativado por voltagem (VIC), canais de íon ativado por ligante (LGICs)
  • porinas de barril β, como aquaporina
  • toxinas formadoras de canais, incluindo colicinas , toxina diftérica e outras
  • Canais sintetizados não ribossomicamente, como gramicidina
  • Holins ; cuja função é a exportação de enzimas que digerem as paredes das células bacterianas em uma etapa inicial da lise celular.

A difusão facilitada ocorre dentro e fora da membrana celular através de canais / poros e portadores / porters.

Observação:

  • Canais:

Os canais estão em estado aberto ou fechado. Quando um canal é aberto com um leve interruptor conformacional, ele é aberto para ambos os ambientes simultaneamente (extracelular e intracelular)

  • Esta imagem representa o symport. O triângulo amarelo mostra o gradiente de concentração para os círculos amarelos, enquanto o triângulo verde mostra o gradiente de concentração para os círculos verdes e os bastonetes roxos são o feixe de proteína de transporte. Os círculos verdes estão se movendo contra seu gradiente de concentração através de uma proteína de transporte que requer energia, enquanto os círculos amarelos se movem para baixo em seu gradiente de concentração que libera energia. Os círculos amarelos produzem mais energia por meio da quimiosmose do que o necessário para mover os círculos verdes, então o movimento é acoplado e parte da energia é cancelada. Um exemplo é a permease de lactose, que permite que os prótons descam seu gradiente de concentração na célula, ao mesmo tempo que bombeia a lactose para dentro da célula.
    Poros:

Os poros estão continuamente abertos a esses dois ambientes, pois não sofrem alterações conformacionais. Eles estão sempre abertos e ativos.

2: Transportadores movidos a potencial eletroquímico

Também denominadas proteínas transportadoras ou transportadoras secundárias.

3: transportadores ativos primários

  • 3.A: transportadores impulsionados por hidrólise de ligação PP:
    • Transportador de cassete de ligação de ATP ( transportador ABC), como MDR , CFTR
    • ATPase do tipo V  ; ("V" relacionado a vacuolar).
    • ATPase de tipo P  ; ("P" relacionado à fosforilação), como:
    • Esta imagem representa o antiport. O triângulo amarelo mostra o gradiente de concentração para os círculos amarelos, enquanto o triângulo azul mostra o gradiente de concentração para os círculos azuis e os bastonetes roxos são o feixe de proteína de transporte. Os círculos azuis estão se movendo contra seu gradiente de concentração através de uma proteína de transporte que requer energia, enquanto os círculos amarelos se movem para baixo em seu gradiente de concentração, o que libera energia. Os círculos amarelos produzem mais energia por meio da quimiosmose do que o necessário para mover os círculos azuis, então o movimento é acoplado e parte da energia é cancelada. Um exemplo é o trocador sódio-próton, que permite que os prótons diminuam seu gradiente de concentração para dentro da célula, enquanto bombeiam o sódio para fora da célula.
      ATPase de tipo F ; ("F" relacionado ao fator), incluindo: ATP sintase mitocondrial , cloroplasto ATP sintase1
  • 3.B: Transportadores acionados por descarboxilação
  • 3.C: transportadores movidos a transferência de metila
  • 3.D: Transportadores acionados por oxidorredução
  • 3.E: Transportadores acionados por absorção de luz, como rodopsina

4: Grupo de translocadores

Os translocadores de grupo fornecem um mecanismo especial para a fosforilação de açúcares à medida que são transportados para as bactérias (translocação do grupo PEP)

5: Portadores de elétrons

Os transportadores de transferência de elétrons transmembrana na membrana incluem transportadores de dois elétrons, como as oxidorredutases de ligação dissulfeto (DsbB e DsbD em E. coli), bem como transportadores de um elétron, como NADPH oxidase. Freqüentemente, essas proteínas redox não são consideradas proteínas de transporte.

Exemplos

Cada proteína transportadora, especialmente dentro da mesma membrana celular, é específica para um tipo ou família de moléculas. Por exemplo, GLUT1 é uma proteína carreadora nomeada encontrada em quase todas as membranas de células animais que transporta glicose através da bicamada. Outras proteínas transportadoras específicas também ajudam o corpo a funcionar de maneiras importantes. Os citocromos atuam na cadeia de transporte de elétrons como proteínas transportadoras de elétrons.

Patologia

Uma série de doenças hereditárias envolvem defeitos nas proteínas transportadoras em uma determinada substância ou grupo de células. A cisteinúria (cisteína na urina e na bexiga) é uma doença que envolve proteínas carreadoras de cisteína defeituosas nas membranas das células renais. Esse sistema de transporte normalmente remove a cisteína do fluido destinado a se transformar em urina e retorna esse aminoácido essencial para o sangue. Quando esse carreador não funciona bem, grandes quantidades de cisteína permanecem na urina, onde é relativamente insolúvel e tende a precipitar. Esta é uma das causas das pedras urinárias. Foi demonstrado que algumas proteínas carreadoras de vitaminas são superexpressas em pacientes com doenças malignas. Por exemplo, os níveis de proteína transportadora de riboflavina (RCP) mostraram ser significativamente elevados em pessoas com câncer de mama .

Veja também

Referências

Anderle, P., Barbacioru, C., Bussey, K., Dai, Z., Huang, Y., Papp, A., Reinhold, W., Sadee, W., Shankavaram, U., & Weinstein, J. (2004). Transportadores e canais de membrana: papel do transportoma na quimiossensibilidade e quimiorresistência do câncer. Cancer Research, 54, 4294-4301.

links externos