protonipumppujen

Protonipumput ovat kalvon proteiineja, jotka siirtävät protoneita (H+) kalvon yli vastaan niiden konsentraatio- ja sähköisiä gradientteja. Ne muodostavat prootonimotivaation voiman (proton motive force, pmf), jota käytetään ATP:n synteesissä sekä erilaisten ionien ja aineosasten kuljettamisessa solukalvon läpi. Protonipumppujen toiminta on keskeistä soluenergian tuotannossa ja pH-tasapainon ylläpidossa sekä solu- ja soluvälittömien kuljetusreittien toiminnassa.

P-type ATPaasit ovat yksi pääryhmä protonipumpuista. Ne aktivoituvat hydrolysoimalla ATP:tä ja pumppaavat H+-ioneja solukalvon toiselle puolelle. Esimerkkejä ovat kasvien plasma-membraanin H+-ATPasi sekä mahalaukun soluissa toimiva H+/K+-ATPasi. Näillä pumppuja pidetään tärkeinä protonigeton ylläpitämiseksi ja energiantuotannon sekä solujen metabolisen aktiivisuuden säätelyssä.

V-type ATPaasit kuluttavat ATP:tä siirtääkseen protoneita soluvakeloiden, kuten lysosomeiden, endosomeiden ja muita vakuolaarisia tiloja, sisäpuolelle. Ne acidifioivat näitä organelleja ja osallistuvat solun sisäiseen pH:n säätelyyn sekä moniin kuljetusprosesseihin.

F-type ATPaasit sijaitsevat pääasiassa mitokondrioiden sisäkalvolla (mitokondriaaliset ATPaidat) sekä bakteerien kalvoissa. Niiden tavallinen tehtävä on hyödyntää protonigradientti ATP:n synteesissä. Osa F-type ATPaseita voi toimia myös vastakkaiseen suuntaan, jolloin ne käyttävät ATP:tä prootonien pumpkaamiseen gradientin rakentamiseksi.

Muita protonipumpun kaltaisia järjestelmiä ovat valobottoiset protonipumput, kuten bakterorodopsiini, jotka käyttävät valovoimaa H+-gradientin luomiseen bakteeri- ja arkeaalisoluissa.

Protonipumput ovat laajasti levinneitä ja niillä on keskeinen rooli energiataloudessa, pH-säätelyssä sekä solujen transporterikietoutumissa. Niiden toiminnan säätelyyn ja virheisiin liittyviin patologioihin liittyy sekä biologisia että lääketieteellisiä tutkimuksia.