LumenpHafhankelijke

LumenpHafhankelijke is een term uit de biomedische wetenschappen die verwijst naar processen, reacties of eigenschappen die afhankelijk zijn van de pH in de lumen van een compartiment of structuur. De lumen is de interne holte van een biologisch orgaan of organel, zoals de lysosomen, endosomen, het lumineuze oppervlak van de dunne darm, of de lumen van chloroplasten.

Een lumen kan verschillende pH-omgevingen hebben, en veel cellulaire functies zijn nauwkeurig afgestemd op deze pH-waarde. Zo zijn lysosomen typisch zuur met een pH rond 4,5 tot 5, waardoor lysosomale enzymen actief blijven; endosomen hebben een pH in de orde van 5 tot 6, wat invloed heeft op receptorbinding en cargo-sortering; de darmlumina hebben variërende pH-omgevingen (ongeveer pH 6 tot 8) die de oplosbaarheid van voedingsstoffen en geneesmiddelen bepalen. Ook in planten bevinden processen zich in afgesloten lumen, zoals het thylakoïd-lumen, waar pH-verschillen de energieoverdracht beïnvloeden.

De onderliggende mechanismen zijn vaak gerelateerd aan veranderde protonatiegraad van ioniseerbare groepen, wat de lading, conformatie en interacties van eiwitten en liganden beïnvloedt. Daardoor kan enzymactiviteit, stabiliteit van eiwitten en de affiniteit van transporters pH-afhankelijk zijn.

In onderzoek en geneeskunde is lumenpHafhankelijkheid relevant voor medicijnafgifte en farmacokinetiek: de oplosbaarheid en absorptie van zwakke zuren of basen hangen af van het luminale pH; geneesmiddelen kunnen doelbewust worden ontworpen of toegediend om optimaal te functioneren bij specifieke pH-omstandigheden. Meetmethoden omvatten pH-sensoren en fluorescente probes gericht op lumenenorganismen en endosomen.