结构生物化学/膜蛋白/协同转运蛋白

协同转运蛋白

协同转运蛋白是一种间接的主动运输。它将一种离子或分子沿浓度梯度向上流动的不利热力学过程与另一种物种沿浓度梯度向下流动的有利热力学过程耦合在一起。在协同转运蛋白中，离子或分子朝着相同的方向移动。最后，协同转运蛋白也可以归类为二级转运蛋白或共转运蛋白，因为它们定义上是膜蛋白，能够将离子或分子“逆浓度梯度”运输。

协同转运蛋白

例子

乳糖通透酶

File:Lactose permease.jpg

乳糖通透酶

这种协同转运蛋白利用大肠杆菌膜上的H⁺梯度（细胞外部H⁺浓度更高），该梯度由燃料分子氧化产生，来驱动乳糖和其他糖类逆浓度梯度进入细胞。

SGLT1 位于肠上皮细胞中，SGLT1 将钠离子和葡萄糖跨过上皮细胞的腔面膜转运，最终被吸收进入血液。这是口服补液疗法（ORT）的基础。如果没有这种协同转运蛋白，单独的钠离子通道和葡萄糖单向转运蛋白将无法将葡萄糖逆浓度梯度转运到血液中。Na⁺,K⁺,2Cl^- 协同转运蛋白 存在于肾脏肾小管的髓袢中，Na⁺,K⁺,2Cl^- 协同转运蛋白转运这四种分子。袢利尿剂的作用机制就是针对这种蛋白质。

机制

乳糖通透酶的结构已经被确定。结构包含两个部分，每个部分都包含六个跨膜α螺旋。其中一些螺旋有些不太规则。这两个部分被很好地分开，并且通过一段单一的肽链连接。在这个结构中，糖位于蛋白质中心的口袋中，可以通过一条从细胞内部延伸出来的路径进入。基于这些结构，已经开发出协同转运蛋白作用的机制（见下图）。

1. 循环从两个部分定向开始，使与结合口袋相连的开口面向细胞外部。来自细胞外部的一个质子与通透酶中的一个残基结合。

2. 在质子化形式中，通透酶从细胞外部结合乳糖。

3. 结构反转为在晶体结构中观察到的形式。

4. 乳糖通过通透酶释放到细胞内部。

5. 通透酶将一个质子释放到细胞内部。

6. 通透酶反转以完成循环。

质子化位点可能在这个循环过程中发生变化。

协同转运蛋白