11.5. Biomembránok

A membránok kialakulásának (2.5.3. fejezet) és összetevőinek (11.2. fejezet) bemutatását követően most áttekintjük a biológiai membránok általános sajátságait, majd a membránfehérjék tulajdonságait és funkcióit tárgyaljuk röviden.

11.5.1. A biomembránok általános tulajdonságai

A biológiai membránok alapvető tulajdonságait az határozza meg, hogy foszfolipid kettősréteg alkotja ezeket. A membránok vastagsága 60-100 Å. Ez alól kivétel csak az archeák között van, amelyeknél előfordul éterlipidekből felépülő egyrétegű sejtmembrán is (lásd 11.2.4. fejezet).

A membránok lipidösszetétele sejt specifikus, de jellegzetes különbséget mutat a sejtmembrán (plazmamembrán) és az organellumok membránjainak összetétele is. Ezt tünteti fel egy patkány májsejt esetében a 11.15. ábra. Az ábrából az is kitűnik, hogy a membránok leggyakoribb alkotóelemei a glicerofoszfolipidek.

 

11.15. ábra: Biomembránok lipidösszetétele

11.15. ábra: Biomembránok lipidösszetétele

A membrán kettősréteg egymás felé néző apoláros belső része közel átjárhatatlan (impermeábilis) a legtöbb poláros molekula és főleg az ionok számára. Ez alól kivétel az oxigén és széndioxid gáz, s részben a vízmolekulák (de vannak olyan membránok, amelyeken a víz is nagyrészt csak vízcsatornákon, aquaporin fehérjéken keresztül közlekedik a membrán két oldala között). Természetesen az apoláros molekulák (például szteroid hormonok) szabadon átdiffundálnak a membránokon. A kismolekulák (és ionok) permeabilitása arányos a vizes és apoláros oldószerben mérhető oldhatóságuk arányával (lásd 11.16. ábra).

11.16. ábra: A membrán kettősréteg permeabilitása

11.16. ábra: A membrán kettősréteg permeabilitása

A membránok a lipideken kívül sok fehérjét is tartalmaznak (a lipid-fehérje arány 1:4 és 4:1 között változik). Ezenkívül szénhidrátok (cukrok) is vannak a membránokban, de kizárólag összetett fehérjék (glikoproteinek) vagy lipidek (glikolipidek) részeként.

Igen fontos tény, hogy a membránok nem-kovalens, önszerveződő struktúrák, amelyek a komponenseikből minden külső energia bevitel nélkül összeállnak. Ez magyarázza „önjavító” tulajdonságukat is. A membránszerveződés hajtóereje a komponensek kémiai természetéből adódó hidrofób effektus (lásd 2.5.3. fejezet).

A membránok aszimmetrikusak. A kettősréteget felépítő lipidek megoszlása a külső és belső molekularéteg között is valamelyest különböző (lásd 11.17. ábra), a membránfehérjék azonban kivétel nélkül aszimmetrikusan ágyazódnak a membránba (11.5. fejezet).

11.17. ábra: Foszfolipidek aszimmetrikus megoszlása a membrán kettősrétegben

11.17. ábra: Foszfolipidek aszimmetrikus megoszlása a membrán kettősrétegben

A membránok „félfolyékony” tulajdonságúak (1972-ben Singer és Nickolson dolgozták ki az ún. fluid mozaik membrán modellt). Másképpen az is mondhatjuk, hogy a lipidek (és részben a fehérjék) orientált kétdimenziós folyadékot képeznek és erősen dinamikus tulajdonságokkal rendelkeznek. Mit jelent ez? A membrán síkjában, két dimenzióban a molekulák viszonylag szabadon mozognak a hőmozgás következtében, viszont a membrán két oldala között (flip-flop diffúzió) erősen korlátozott a mozgásuk.

A membrán fluiditását a lipidösszetétel befolyásolja, mint arról már korábbi is írtunk. A fluiditás befolyásolható a foszfolipidek zsírsavláncainak hosszával és telítettségével (ez a baktériumokra jellemező), illetve a koleszterin mennyiségének változtatásával (ez az állati sejtekre jellemző).

A sejtmembránon belül kialakulhatnak eltérő összetételű mikrodomének, ún. lipid tutajok, amelyeket főleg koleszterin és szfingolipidek alkotnak, és speciális fehérjék (főleg receptorok) kötődnek hozzájuk.

A sejtmembránok elektromosan polarizáltak, a membrán belső oldala negatív töltéstöbblettel rendelkezik, ami körülbelül -60 mV feszültséget hoz létre. Ezt a potenciálkülönbséget membránpumpa fehérjék tartják fenn (a legfontosabb a Na+-K+-ATP-áz) A membránpotenciál és változása az alapja egyes transzportfolyamatoknak, a membránban lejátszódó energiatranszdukciós folyamatoknak (például ATP-szintézis) és az erre szakosodott sejtek ingerületvezetésének is.

11.5.2. Membránfehérjék és szerepük

A membránfehérjék vagy beágyazódnak a membránba (integráns membránfehérjék) vagy csak valamelyik réteggel lépnek kölcsönhatásba (perifériás membránfehérjék). Az integráns fehérjék közül a transzmembrán fehérjék szerepük szerint lehetnek receptorok, csatornafehérjék, pumpák (aktív transzport), enzimek és energiatranszdukcióra képes motorfehérjék (ATP-szintáz, bakteriális ostor motorfehérje komplexe). Az integráns fehérjék a membrán merevségét fokozzák.

Érdemes felhívnunk a leendő kutatók figyelmét arra, hogy a membránfehérjék nagyfelbontású háromdimenziós szerkezetéről és ez által részletes működésükről jelenleg a többi fehérjecsoporthoz (globuláris, fibrilláris) képest jóval kevesebb információ áll a rendelkezésünkre. Ennek egyik oka, hogy a membránfehérjéket nehezen lehet kristályosítani, ezért annak ellenére, hogy az összes fehérje 20-30%-a ebbe a kategóriába tartozik, az ismert atomi felbontású térszerkezeteket tároló adatbázisban (PDB: Protein Data Bank) az arányuk csak ~0,1%. Továbbá az is kérdéses, hogy a kristályosított forma térszerkezete mennyire egyezik meg a membrán hidrofób közegébe ágyazott funkcionális térszerkezettel.

11.5.2.1. A membránfehérjék szerkezeti típusai

A perifériás membránfehérjék felszíni poláris oldalláncaik a lipid kettősréteg fejcsoportjaival vagy integráns membránfehérjék külső poláros felszínével alakítanak ki hidrogénhidakkal és más elektrosztatikus kötésekkel kölcsönhatást (példaként említjük a mitokondriális elektrontranszportlánc komponensét, a citokróm-c fehérjét). A kölcsönhatás természetéből adódóan ezeket a fehérjéket a membránokról nagy koncentrációjú sóoldattal (pl. 1 M NaCl) vagy a pH változtatásával oldatba lehet vinni.

Ezzel szemben az integráns membránfehérjék csak detergensekkel vonhatók ki a membránból, mivel közvetlen kölcsönhatásba lépnek a membránok hidrofób részével. Több módon kapcsolódhatnak a membránnal: az egyik lehetőség, az ún. lipidhorgonnyal történő kapcsolódás. Ez lehet zsírsav (pl. palmitoil-csoport vagy farnezil-csoport) vagy glikozil-foszfatidil-inozitol (GPI) horgony (lásd 11.18. ábra)

11.18. ábra: Membránfehérjék lipidhorgony típusai

11.18. ábra: Membránfehérjék lipidhorgony típusai

Néhány integráns membránfehérjét már bemutattunk az 5.3. fejezetben. Láttuk, hogy a polipeptidlánc transzmembrán része valamilyen szabályos másodlagos szerkezetet vesz fel (hogy az összes potenciális főlánc hidrogénhíd kialakulhasson), s az esetek nagy többségében egymással kölcsönható amfipatikus α-hélixek alakulnak ki – a hidrofób membránkörnyezet felé néző oldalláncok apolárosak, míg az egymás felé néző oldalláncok polárosak. Több α-hélix együttesen hidrofil csatornát tud kialakítani (lásd később).

Léteznek, bár jóval kisebb számban β-szerkezetű membránfehérjék is, amelyekben legalább 16, alternálva poláros és apoláros aminosavakból álló β-lánc egy nyitott β-hordó szerkezetet hoz létre. A baktériumok, mitokondriumok és a kloroplasztiszok membránjában a porinok hidrofil csatornákat alkotnak (lásd 5.3. fejezet és 5.17. ábra - 5.19. ábra).

Szerkezeti érdekességként megjegyezzük még, hogy a transzmembrán peptidszakaszok – legyenek akár α-hélixek, akár β-láncok – membránhoz rögzítéséhez jelentősen hozzájárulnak a Trp és Tyr oldalláncok, melyek hidrofób és egyúttal hidrofil karakterű aromás oldalláncaikkal egyszerre tudnak kölcsönhatásba lépni a membrán foszfolipidek poláros fejcsoportjával és az apoláros zsírsavlánccal is. Ezt bizonyítja, hogy ezek az aminosavak szinte kizárólag a kettősréteg két külső szélén csoportosulnak, mint azt a 11.19. ábra mutatja egy a-helikális (K+-csatorna) és egy β-hordó szerkezetű (foszfoporin) membránfehérjénél.

11.19. ábra: Membránfehérjék Trp és Tyr aminosavainak (piros színnel) elhelyezkedése (PDB: 1BL8 és 1PHO)

11.19. ábra: Membránfehérjék Trp és Tyr aminosavainak (piros színnel) elhelyezkedése (PDB: 1BL8 és 1PHO)

Azt is megemlítettük korábban, hogy a membránon átívelő peptidszakaszok az aminosavmaradékok jellegzetessége miatt a szekvenciákból az ún. hidropátiás-index (és más, újabban kifejlesztett bioinformatikai algoritmusok) segítségével megjósolhatók (lásd 11.20. ábra).

11.20. ábra: Hidropátiás-indexek és a bakteriorodopszin transzmembrán α-hélixei (PDB: 2AT9)

11.20. ábra: Hidropátiás-indexek és a bakteriorodopszin transzmembrán α-hélixei (PDB: 2AT9)

Az integráns membránfehérjék osztályozása történhet a membránba történő beágyazódásuk (topológia) alapján. A hét fő osztályukat a 11.21. ábra mutatja be.

Az első két osztályba tartozó fehérjéknek kizárólag egy transzmembrán hélixe van. Ide tartoznak a tirozin-kináz receptorok, például a növekedési hormon vagy az EGF (epidermális növekedési faktor) receptor. (Megjegyzendő, hogy ezek a receptorok a működésük során általában dimerizálódnak, sőt az inzulin receptor ligandum nélkül is két láncból áll). Nevüket onnan kapták, hogy enzimaktivitással is rendelkeznek - foszforilcsoportot képesek ATP-ről vagy a saját láncaikra (autofoszforiláció) vagy valamilyen célfehérje tirozin oldalláncaira átvinni, és ez által az aktivitásukat szabályozni (lásd 17.3.1. fejezet).

11.21. ábra: Az integráns membránfehérjék osztályozása.(A III típusnál a hét memránhélixből csak öt látszik)

11.21. ábra: Az integráns membránfehérjék osztályozása. (A III típusnál a hét memránhélixből csak öt látszik)

A III-as osztály a legnépesebb – ide tartoznak a hét transzmembrán α-hélixet tartalmazó, zömükben receptorfehérjék (lásd 11.22. ábra).

Az emberben közel 800 különböző G-fehérje kapcsolt receptor (GPCR, más néven 7TM receptor) működik. A látásrecepcióért felelős rodopszin térszerkezetét, a hozzá kapcsolt szabályozófehérjével az ún. heteotrimer G-fehérjék közé tartozó transzducinnal együtt a 11.22. ábra mutatja be. Látszik az ábrán a hét transzmembrán hélix közé beékelődő kofaktor, a retinal, és az is, hogy a transzducin két lipidhorgonnyal is kapcsolódik a membránhoz.

11.22. ábra: A rodopszin és a transzducin komplexének szerkezete (PDB: 1GOT).A rodopszin hét transzmembrán α-hélixét különböző színek jelölik. A transzducin egy heterotrimer G-fehérje, a három alegysége piros, kék és sárga (az α-alegységhez kötődő GTP golyó modellben látszik). Az α- és a g-alegységek membránhorgonnyal kapcsolódnak a membránhoz is

11.22. ábra: A rodopszin és a transzducin komplexének szerkezete (PDB: 1GOT). A rodopszin hét transzmembrán α-hélixét különböző színek jelölik. A transzducin egy heterotrimer G-fehérje, a három alegysége piros, kék és sárga (az α-alegységhez kötődő GTP golyó modellben látszik). Az α- és a g-alegységek membránhorgonnyal kapcsolódnak a membránhoz is

A IV-es típusú integráns membránfehérjék több alegységből származó transzmembrán α-hélixei membráncsatornát alkotnak. Ebbe az osztályba tartozik például többek között az ideg-izom ingerületáttevődést közvetítő nikotin-szenzitív acetilkolin-receptor (nAcCoA-receptor; lásd 11.23. ábra).

11.23. ábra: A nikotin-szenzitív acetilkolin-receptor térszerkezete (PDB: 2BG9)

11.23. ábra: A nikotin-szenzitív acetilkolin-receptor térszerkezete (PDB: 2BG9)

A ligandum-függő kapuzó ioncsatorna receptorok közé tartozó 268 kDa-os membránfehérje alegységszerkezete α2βγδ, tehát heteropentamer, s a négy α-hélixet tartalmazó transzmembrán domének együttesen alakítják ki az acetilkolin-kötődés hatására kinyíló csatornát, amit az 11.23. ábra bal oldalán felülnézetben látunk. Az acetilkolin a főleg β-lemezes szerkezetű extracelluláris doméneken belül a két a alegységhez köt.

A következő két osztályba valamilyen membránhorgonnyal illetve azon kívül transzmembrán hélixszel is rendelkező membránfehérjék tartoznak. A lipidhorgonyokat már bemutattuk (lásd 11.18. ábra). Vannak olyan integráns membránfehérjék is, melyek α-hélixei csak az egyik foszfolipid rétegbe merülnek be (hélixhorgony). Ebbe az osztályba tartoznak többek között a lipidek metabolizmusában résztvevő egyes enzimek. Példaként az eikozanoidok (lásd 11.3.1. fejezet) szintézisében kulcsszerepet játszó, farmakobiokémiai szempontból fontos enzimet, a prosztaglandin-H2-szintázt említjük, és bemutatjuk a szerkezetét is (lásd 11.24. ábra). A membránba merülő hélixeken keresztül kialakul a fehérjében egy hidrofób csatorna, ami elvezet az aktív centrumig, és rajta keresztül a szubsztrát arachidonsav közvetlenül a lipidrétegből diffundálhat az enzim aktív helyéhez. Az aszpirin és az ibuprofén hatóanyaga ezt a csatornát blokkolja (lásd 11.3.1. fejezet).

11.24. ábra: A prosztaglandin-H2-szintáz enzim térszerkezete.A körrel jelölt hidrofób csatorna alján van az enzim aktív helye. A csatornát „eltorlaszoló” inhibitor molekula piros (PDB: 1PTH)

11.24. ábra: A prosztaglandin-H2-szintáz enzim térszerkezete. A körrel jelölt hidrofób csatorna alján van az enzim aktív helye. A csatornát „eltorlaszoló” inhibitor molekula piros (PDB: 1PTH)

Végül a VII-as típusba (ez a 11.21. ábra nem szerepel) tartoznak a már említett transzmembrán β-hordó szerkezetű csatornafehérjék (lásd például a 11.19. ábra).

11.5.2.2. A membránfehérjék funkcionális típusai: pumpák és transzporterek

Funkcionális szempontból a membránfehérjék lehetnek pumpák, transzporterek, csatornafehérjék, kapuzó-csatornák, receptorok, enzimek és energiatranszdukcióra képes fehérjék (ATP-szintáz, bakteriális ostor motorfehérje komplexe). Ebben a fejezetben csak felvillantunk néhány példát, működésük részleteiről az elektronikus biokémia könyv egy későbbi „kötetében” lesz szó (az energiatranszdukcióra képes motorfehérjéket és a jeltovábbításban szereplő receptorokat is csak ott fogjuk tárgyalni).

Kezdjük a bemutatást a membránon keresztül történő anyagforgalmat lebonyolító fehérjékkel (lásd 11.25. ábra). Az anyagforgalmat tekintve beszélhetünk aktív és passzív transzportról. Az aktív transzport energiaforrása az ATP (ATP-áz pumpák) vagy a membrán két oldala között fennálló elektrokémiai potenciálkülönbség (másodlagos aktív transzporterek). A passzív transzport történhet egyszerű diffúzióval vagy facilitált diffúzióval, amit transzporter (carrier: szállítófehérje, vagy másik elnevezésük a permeáz) fehérjék közvetítenek. Megjegyzendő, hogy a permeázok lehetnek másodlagos aktív transzporterek is Az ionok mozgása az alacsonyabb koncentrációjú membránoldal felé történhet ún. ionofórokkal (lipofil, ionkötő molekulák) vagy membráncsatornákon, legtöbbször szabályozott, ún. kapuzottioncsatornákon keresztül (ez utóbbiak egyúttal receptorok is, mint például a bemutatott acetilkolin-receptor).

A membráncsatornák kapcsán fontos megjegyeznünk, hogy az átáramló ion vagy kismolekula nem telíti őket, ellentétben a pumpákkal és a transzporter fehérjékkel, melyekhez ligandumok kötődnek. Ennélfogva a szállító- és pumpafehérje telíthetők (másképpen fogalmazva, a csatornán keresztüli mozgás sebessége egyenesen arányos az ion vagy kismolekula koncentrációjával).

A membránfehérjék által közvetített transzport a szállítandó molekula/ion iránya alapján lehet: uniport, szimport és antiport (lásd 11.25. ábra).

11.25. ábra: A membránokon keresztül történő anyagáramlás és a transzportfehérjék típusai.

11.25. ábra: A membránokon keresztül történő anyagáramlás és a transzportfehérjék típusai.

Röviden bevezetjük a transzportfolyamatok termodinamikai hátterét. A membrán két oldala között, ha egy töltés nélküli molekula koncentrációjában különbség van, akkor a két oldal közötti szabadentalpia különbség:

11.1. egyenlet

Ha töltéssel rendelkező részecskéről vagy ionról van szó, akkor a koncentrációkülönbség kiegészül az elektorkémiai potenciállal (membránpotenciál),

11.2. egyenlet

ahol a Z a transzportálódó részecske töltése, F a Faraday állandó (96,5 kJV-1mol-1). A transzport aktív, ha a ΔG pozitív, passzív ha a ΔG negatív.

Az ATP-áz pumpák szerepe többek között a minden sejtre jellemző membránpotenciál kialakítása, a kiemelkedően fontos szabályozó ion, a Ca2+ intracelluláris koncentrációjának alacsony szinten tartása, valamint egyes kismolekulák mozgatása a membrán két oldala között a koncentrációgradienssel szemben.

(Érdemes itt egy rövid kitérőt tennünk és feltenni a kérdést, hogy honnan eredhet a Ca2+ kiemelt szerepe a molekuláris szintű szabályozásban? Az evolúciónak már feltehetően a korai szakaszában alapvető szerepet kaptak a foszfátion tartalmú nukleotidok és nukleinsavak. A sejtek környezetében gyakorlatilag mindenütt előforduló kalciumion jelenléte miatt felmerült viszont egy szervetlen kémiai probléma: a kalcium-foszfát só igen rossz oldékonysága. Ezért a sejteknek „ki kellett találni” valamilyen mechanizmust, hogy eltávolítsák a sejten belüli Ca2+-ot. A ma élő sejtekben az intracelluláris Ca2+ koncentráció ~10-7 M, ami a Ca2+-pumpák működésének köszönhető. A Ca2+-regulációhoz ezek után már csak annyi kellett, hogy megjelenjenek szabályozottan nyitható Ca2+-csatornák a membránban, a sejten belül pedig a megemelkedett Ca2+-koncentrációra válaszolni képes fehérjék – ez utóbbiak közé tartozik a kalmodulin (lásd 5.9. ábra).)

Az ATP-áz pumpák három fő családja közül az ún. P-típusú Ca2+-pumpát és egy ún. ABC-transzportert mutatunk be röviden. A P-típusú ATP-áz pumpák közé tartozik a membránpotenciált fenntartó K+-Na+-ATP-áz membránfehérje is (egy ATP-t felhasználva antiporterként a sejt belsejéből 3 nátriumion pumpál ki és egyidejűleg 2 káliumiont pumpál be a sejtbe).

A pumpák működését (de a permeázok és részben a kapuzó ioncsatornákét is) egy vázlatos szerkezeti ábrával lehet szemléltetni (lásd 11.26. ábra). Ezek szerint a membránfehérje két konformációs állapotban lehet, úgy, hogy a szállítandó ion vagy molekula számára hol a membrán egyik, hol a másik oldala felé van kötődési illetve átjárási lehetőség. A két állapot között, aktív transzport esetén az ATP-ből származó szabadentalpia fordítódik a konformáció „átbillentésére” úgy, hogy az ion vagy molekula a nagyobb koncentráció felé disszociálhasson a pumpáról.

11.26. ábra: A membrántranszport fehérjék működésének általános sémája

11.26. ábra: A membrántranszport fehérjék működésének általános sémája

A vázizmok szarkoplazmatikus retikulumában lokalizált SERCA (sarcoplasmic reticuluum Ca2+ ATPase) Ca2+-pumpa térszerkezetét a 11.27. ábrán, míg a vázlatos működését a 11.28. ábra mutatja be.

11.27. ábra: A SERCA Ca2+-pumpa térszerkezete (PDB: 1SU4)

11.27. ábra: A SERCA Ca2+-pumpa térszerkezete (PDB: 1SU4)

A fehérje négy szerkezeti-funkcionális doménjének együttműködése eredményezi az egy ATP hidrolíziséből származó energiával a 2 kalciumion kipumpálását. A reakció közben átmenetileg az ATP-ből lehasadó foszfátion egy Asp351-es oldalláncra kerül kovalens kötéssel, ezért hívják ezeket a pumpákat P-típusúnak. Anélkül, hogy a részletekbe belemennénk, az E1 és E2 állapot felel meg az előbb ismertetett általános séma két konformációjának, amit az ATP-kötés és hidrolízis, valamint az ADP disszociáció és a kovalensen kötött foszfát hidrolízise „kapcsolgat”. A 11.27. ábrán látható térszerkezet az E1(Ca2+)2 állapotnak felel meg, amikor a transzmembrán domén a magasabb kalciumion koncentráció oldaláról köti az iont.

11.28. ábra: A Ca2+-pumpa ATP-áz működésének sémája

11.28. ábra: A Ca2+-pumpa ATP-áz működésének sémája

Az ABC-transzporterek (nevüket arról kapták, hogy tipikus ATP-kötő doménjük van; ABC: ATP Binding Cassette). Biológiai jelentőségüket elsősorban a pumpacsalád egyes tagjainak ún. multidrog-rezisztenciát okozó szerepének köszönhetik. A tumorsejtek elég gyorsan rezisztenssé tudnak válni citotoxikumokkal szemben. Kiderült, hogy a jelenség molekuláris hátterében egy MDR (multidrog resistance) nevű ATP-áz membránfehérje túltermelődése felelős. Ezek a fehérjék meglepően széles ligandum-spektrummal rendelkeznek, s például a sejt által „sosem látott” gyógyszereket is, mint xenobiotikumokat (a sejt számára idegen molekula) ki tudják pumpálni. Fiziológiásan a család tagjai sok más (endogén és exogén) molekula transzportjában is szerepet játszanak. Két szerkezeti állapotukat (nyitott és zárt) a 11.29. ábra mutatja be.

11.29. ábra: Egy ABC-transzporter pumpafehérje két szerkezeti állapota (PDB:3B60, 3B5W)

11.29. ábra: Egy ABC-transzporter pumpafehérje két szerkezeti állapota (PDB:3B60, 3B5W)

A szintén energiaigényes másodlagos transzporterek közül példánk a laktóz-permeáz. Ez a membránfehérje végzi az E. coli baktérium környezetéből a laktóz felvételét a sejtek belső membránján keresztül az ún. proton-hajtóerő potenciális energiáját felhasználva (facilitált transzport). A protongradienst az aerob sejtlégzés során a membránban található elektrontranszportlánc komponensei hozzák létre (a folyamatot részletesen az e-könyv második kötetének anyagcsere fejezeteiben tárgyaljuk). A laktóz-permeáz tehát egy szimporter (laktóz és protonok párhuzamos transzportja), melynek kifelé és befelé nyitott konformációs állapotát a 11.30. ábra mutatja. A periplazma oldal felőli extra hidrogénionok az ábrán is feltüntetett egyik Glu oldalláncot protonálják, majd a permeáz köti a szállítandó cukor ligandumot és „átfordul” a citoplazma felé. Ekkor a protonált Glu közelebb kerül egy Arg oldallánchoz (az ábrán szintén feltüntettük), ami elősegíti, hogy leadja a protont és ezzel a konformációs egyensúly újból a kifelé nyitott állapot felé tolódik vissza.

11.30. ábra: A laktóz-permeáz másodlagos aktív transzporter két térszerkezeti állapota (PDB: 2Y5Y).Az ábrán a laktóz ligandum piros, a konformációs átmenetet befolyásoló Glu és Arg oldalláncok zöldek.

11.30. ábra: A laktóz-permeáz másodlagos aktív transzporter két térszerkezeti állapota (PDB: 2Y5Y). Az ábrán a laktóz ligandum piros, a konformációs átmenetet befolyásoló Glu és Arg oldalláncok zöldek.

A legtöbb másodlagos transzporter, a laktóz-permeázhoz hasonlóan 12 membránhélixből áll, amelyek az evolúció során génduplikációval alakultak ki egy 6 membránhélixet tartalmazó fehérjéből. Az ősi család igen sokrétű feladatot lát el, a kólibaktériumban például a 4000 génből 160 másodlagos transzporter funkciót betöltő fehérjét kódol.