媒介輸送

媒介輸送とは、脂質二重層でのリン脂質相互作用、またはより一般的には膜輸送タンパク質を介した細胞輸送を指します。人体の物質は、疎水性、求電子性、正電荷または負電荷を含む、またはその他の特性を持つ場合があります。そのため、これらの物質がタンパク質非依存的な動きを使用して細胞膜を通過できない場合があります。 ^[1]細胞膜には、そのような分子が細胞内外を移動できるようにする多くの膜輸送タンパク質が埋め込まれています。^{[2]媒介トランスポーターには、}ユニポート、シンポート、およびアンチポートの3種類があります。輸送できるものは、栄養素、イオン、グルコースなどであり、すべて細胞のニーズによって異なります。ユニポート媒介輸送タンパク質の一例はGLUT1です。GLUT1は膜貫通タンパク質であり、細胞膜の全幅に広がり、細胞外領域と細胞内領域を接続します。これは、グルコースを細胞膜を横切る濃度勾配に沿って一方向にのみ輸送するため、ユニポート システムと呼ばれます。

ユニポーター媒介輸送タンパク質のもう一つの例は、ミクロソームトリグリセリド転送タンパク質（MTTP）であり、これはトリグリセリドに富むリポタンパク質の組み立てを触媒するとともに、小胞体の腔からのそれらの放出を媒介する役割を担っている。この特定の転送タンパク質の特徴は、リポタンパク質の輸送を容易にするために、タンパク質PRAP1がリポタンパク質に結合することを必要とすることである。MTTPはPRAP1-リポタンパク質複合体のみを認識し、それによってのみ輸送反応を触媒する。^[3]ある意味では、PRAP1タンパク質はMTTPのシグナルとして作用する。このような相互作用の重要性は、媒介輸送が膜貫通タンパク質に依存するだけでなく、追加の非膜貫通タンパク質の存在も必要とする可能性があることを示唆している。例えば、研究によると、完全に機能するPRAP1タンパク質がない場合、MTTPは特定のリポタンパク質を小胞体膜を越えて輸送できないことがわかっている。

共輸送体による輸送タンパク質の例としては、主に腸管に存在するナトリウム/グルコース共輸送体タンパク質であるSGLT1が挙げられます。SGLT1タンパク質はグルコースとナトリウムの両方を腸管腔から腸細胞内へ同じ方向に通過させるため、共輸送体システムです。^[4]

アンチポーターを介した輸送タンパク質の例としては、細胞内のカルシウムイオンの細胞質濃度を低く保つことに関与する輸送タンパク質であるナトリウム-カルシウムアンチポーターが挙げられる。この輸送タンパク質は、3つのナトリウムイオンを細胞膜を越えて輸送し、反対方向に輸送されるカルシウムイオンと交換するため、アンチポーターシステムである。^[5]

輸送のメカニズム。分子は輸送タンパク質に結合し、その形状を変化させます。形状の変化やATPなどの他の添加物質により、輸送タンパク質の形状が変化し、分子が細胞膜の反対側に放出されます。^[7]   

• 促進拡散
• 能動輸送

媒介輸送タンパク質の重要性は、輸送タンパク質を機能させない変異の存在によって可視化されます。その代表的な例は、輸送タンパク質COPIおよびCOPIIをコードするArchain 1遺伝子内で見つかった変異です。これらの輸送タンパク質の主な機能は、小胞体からゴルジ体への分子の通過を容易にすることであり、その逆も同様です。変異した ARCN1 遺伝子は、I 型コラーゲンを輸送できずコラーゲンの分泌につながる異常な COPI を引き起こします。^[10] I 型コラーゲンは結合組織の主成分であるため、このような変異は、骨形成不全症や頭蓋水晶体縫合異形成など、多くの重度の骨格障害の原因となります。これらの障害のさまざまなバリエーションは、目に見える物理的な形成異常を特徴とします。この例は、特定の分子を膜を通過させる手段としてだけでなく、身体の適切な発達のためにも輸送タンパク質が重要であることを強調しています。

• Voet, Donald; Voet, Judith G.; Pratt, Charlotte W. 生化学の基礎: 分子レベルでの生命 2015-07-18 にWayback Machineでアーカイブされました。第 10 章「膜輸送」p. 286-310