Carrierproteine

Carrierproteine, auch Trägerproteine genannt, sind integrale Membranproteine, die Substanzen durch die Zellmembran transportieren. Sie arbeiten, indem sie ein Substrat auf der einen Seite binden, eine Konformationsveränderung des Proteins auslösen und das Substrat anschließend auf die andere Seite freisetzen. Auf diese Weise ermöglichen sie entweder den passiven Transport (facilitated diffusion) oder den aktiven Transport, der Energie benötigt.

Die Transportmechanismen umfassen Uniporter (ein Substrat in eine Richtung), Symporter (zwei or more Substrate in dieselbe Richtung) und Antiporter (Substrate in entgegengesetzte Richtungen). Primärer aktiver Transport nutzt direkt Energie, oft in Form von ATP, zum Beispiel bei bestimmten P-type-ATPasen. Sekundär aktiver Transport nutzt die Energie aus elektrochemischen Gradienten anderer Substrate, wie beim Natrium-Glukose-Cotransporter SGLT1.

Carrierproteine unterscheiden sich von Kanalproteinen. Carrier benötigen eine Substratbindung und eine Konformationsänderung, liefern saturierbaren, spezifischen Transport und sind tendenziell langsamer. Channelproteine bilden Poren, durch die Ionen oder Moleküle rasch diffundieren können, und zeigen ein anderes Transportverhalten.

Beispiele umfassen GLUT-Transporter, die Glukose durch facilitated diffusion transportieren; SGLT1, der Glukose gemeinsam mit Natrium symportiert; und verschiedene Natrium-/Ausscheidungssysteme wie Natrium-/Kaliumaustauscher.

Biologisch sind Carrierproteine entscheidend für die Aufnahme von Nährstoffen, die Regulierung des Ionengleichgewichts, die Neurotransmitter-Wiederaufnahme und die Transformation in Geweben wie Darm, Niere und Nervensystem. Störungen in Transporterproteinen können zu Erkrankungen führen und Transporterzielorte stellen wichtige Ansätze in der Pharmakotherapie dar.