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5.12: 보조 활성 운송

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Secondary Active Transport

5.12: Secondary Active Transport

5.12: 보조 활성 운송

One example of how cells use the energy contained in electrochemical gradients is demonstrated by glucose transport into cells. The ion vital to this process is sodium (Na+), which is typically present in higher concentrations extracellularly than in the cytosol. Such a concentration difference is due, in part, to the action of an enzyme “pump” embedded in the cellular membrane that actively expels Na+ from a cell. Importantly, as this pump contributes to the high concentration of positively-charged Na+ outside a cell, it also helps to make this environment “more positive” than the intracellular region. As a result, both the chemical and electrical gradients of Na+ point towards the inside of a cell, and the electrochemical gradient is similarly directed inwards.

Sodium-glucose Cotransporters

Sodium-glucose cotransporters (SGLTs) exploit the energy stored in this electrochemical gradient. These proteins, primarily located in the membranes of intestinal or kidney cells, help in the absorption of glucose from the lumen of these organs into the bloodstream. In order to function, both an extracellular glucose molecule and two Na+ must bind to the SGLT. As Na+ migrates into a cell through the transporter, it travels with its electrochemical gradient, expelling energy that the protein uses to move glucose inside a cell—against its chemical gradient, since this sugar tends to be at a higher concentration within a cell. As a result, glucose travels uphill against its concentration gradient simultaneously with Na+ that travels down its electrochemical gradient. This is an example of secondary active transport, so-named because the energy source used is electrochemical in nature, rather than the primary form of ATP.

Therapies Targeting SGLTs

Given the role of glucose in certain diseases, scientists have begun to look at ways of interfering with glucose transport into cells. For example, diabetes is characterized by excess glucose in the bloodstream, which can lead to nerve damage and other complications. As a result, some researchers are assessing how SGLT expression differs between diabetics and non-diabetics, and whether inhibiting different SGLTs can help treat the disease. Alternatively, since cancer cells have been demonstrated to require more glucose compared to their normal counterparts, other investigators are examining whether glucose transporters can be a new target of anti-cancer therapies.

세포가 전기 화학 그라데이션에 포함된 에너지를 사용하는 방법의 한 가지 예는 세포로 포도당 수송에 의해 입증된다. 이 과정에 필수적인 이온은 나트륨+(Na +)이며, 이는 일반적으로 사이토솔보다 세포외적으로 더 높은 농도로 존재합니다. 이러한 농도 차이는 부분적으로 세포막에 내장된 효소 "펌프"의 작용으로 인해 세포로부터 Na+를 적극적으로 추방합니다. 중요한 것은,이 펌프는 세포 외부의 양전하 Na+의 고농도에 기여하기 때문에 세포 내 영역보다이 환경을 "더 긍정적"으로 만드는 데 도움이됩니다. 그 결과, Na+의 화학 적 그라데이션과 전기 그라데이션이 셀 내부를 가리키며 전기 화학 적 그라데이션은 마찬가지로 안쪽으로 향합니다.

나트륨 포도당 공동 수송기

나트륨 포도당 코트랜스퍼(SGLTs)는 이 전기화학적 그라데이션에 저장된 에너지를 이용합니다. 이 단백질은 주로 장 이나 신장 세포의 막에 위치, 혈 류로 이러한 장기의 lumen에서 포도 당의 흡수에 도움이. 작동하기 위하여는, 세포외 포도당 분자 및 2개의 Na+ 둘 다 SGLT에 결합해야 합니다. Na+ 수송기를 통해 세포로 이동함에 따라 전기 화학 적 그라데이션으로 이동하여 단백질이 세포 내부의 포도당을 이동하는 데 사용하는 에너지를 배출합니다.이 설탕은 세포 내의 높은 농도에있는 경향이 있기 때문에 화학 적 그라데이션에 반대합니다. 그 결과, 포도당은 전기화학적 그라데이션을 내려가는 Na+와 동시에 농도 그라데이션에 대한 오르막길을 이동합니다. 이것은 사용되는 에너지원이 ATP의 기본 형태가 아닌 자연에서 전기 화학적이기 때문에 소위 이차 활성 수송의 예입니다.

SGLT를 대상으로 하는 치료법

특정 질병에 있는 포도당의 역할을 감안할 때, 과학자는 세포로 포도당 수송을 방해하는 쪽을 보기 시작했습니다. 예를 들면, 당뇨병은 신경 손상 및 그밖 합병증으로 이끌어 낼 수 있는 혈류량에 있는 과잉 포도당에 특징지어집니다. 그 결과, 몇몇 연구원은 SGLT 발현이 당뇨병환자와 비 당뇨병 환자 사이에서 어떻게 다른지, 그리고 다른 SGLT를 억제하는 것이 질병을 취급하는 것을 도울 수 있는지 평가하고 있습니다. 대안적으로, 암세포는 그들의 일반적인 대응에 비교된 더 많은 포도당을 요구하는 것이 입증되었기 때문에, 그밖 조사원은 포도당 수송이 항암 치료의 새로운 표적이 될 수 있는지 검토하고 있습니다.

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