AntiportProteine

Antiportproteine, oft als Gegenaustauscher bezeichnet, sind integrale Membranproteine, die Substrate in entgegengesetzte Richtungen durch eine Biomembran transportieren. Im Unterschied zu einfachen Transportern koppeln sie den Transport eines Substrats gegen seinen Gradienten mit dem Transport eines zweiten Substrats in die entgegengesetzte Richtung. Dadurch tragen sie zum sekundär aktiven Transport bei.

Aufbauend besitzen Antiportproteine typischerweise mehrere Transmembrandomänen und zeigen einen Konformationswechsel, der den zentralen Transportraum abwechselnd der intrazellulären und der extrazellulären Seite zugänglich macht. Dieses Alternating-Access-Prinzip ermöglicht es, Substrate kontrolliert zu transportieren, ohne dass beide Richtungen gleichzeitig geöffnet sind. Die Stoichiometrie variiert je nach Typ und Substrat.

Zu den typischen Beispielen gehören der Na+/H+-Antiporter, der Na+ in die Zelle transportiert und H+ aus der Zelle entfernt, der Na+/Ca2+-Austauscher (NCX), der Ca2+ aus dem Cytosol austauscht, sowie Cl-/HCO3--Austauscher, die den intrazellulären pH regulieren. Antiporter kommen in Prokaryoten, Eukaryoten und Organellen vor und tragen dort zur Ionenhaushalt, pH-Regulation, Osmoregulation und zur Zellvolumensteuerung bei.

Bedeutung für Forschung und Medizin: Funktionsstörungen der Antiportprozesse sind mit pathologischen Zuständen verbunden, etwa Ungleichgewichten in pH- oder Ca2+-Signalen. Aufgrund ihrer zentralen Rolle gelten sie als potenzielle Zielstrukturen für Therapeutika; NHE-Hemmstoffe werden in der Behandlung von Säure-Basen-Störungen und Herzerkrankungen erforscht, NCX-Hemmstoffe in der kardiovaskulären Forschung.

Vorkommen: Antiportproteine finden sich in vielen Lebensformen, von Bakterien bis zu höheren Organismen, oft in unterschiedlichen Proteinfamilien.