5.12: 2차 능동수송
세포가 전기화학적 구배(electrochemical gradient)에 포함된 에너지를 사용하는 방법의 일례는 세포의 포도당 수송과정이 잘 보여줍니다. 이 과정에 필수적인 이온은 나트륨(Na+)이며, 이 이온은 일반적으로 세포액(cytosol)보다 세포 바깥에 더 높은 농도로 존재합니다. 이러한 농도 차이는 세포막에 내장된 효소 “펌프”의 작용에 부분적으로 기인하며, 이 펌프는 세포에서 Na+를 적극적으로 배출합니다. 따라서 이 펌프는 세포 바깥에 있는 Na+의 농도가 높아지게 만들고 세포 바깥 환경이 세포 내 영역보다 더 양전하를 띠게 만듭니다. 이 결과 Na+의 화학적 구배와 전기적 구배 모두 세포 내부를 향하게 되고, 전기화학적 구배도 유사하게 세포 내부로 향하게 됩니다.
나트륨-포도당 공수송체
나트륨-포도당 공수송체(sodium-glucose cotransporter, 줄여서 SGLT)는 전기화학적 구배에 축적된 에너지를 이용합니다. 주로 장 세포나 콩팥(신장) 세포의 막에 위치하는 이 공수송체는 해당 장기의 내강(lumen)에서 혈류로 포도당을 흡수하는 데 도움을 줍니다. 공수송체가 작동하기 위해서는 세포 외 포도당 분자 하나와 두 개의 Na+가 공수송체에 결합해야 합니다. 포도당은 세포 내 농도가 더 높은 경향이 있어서 이런 화학적 구배를 거슬러 포도당을 수송하려면 에너지가 필요한데, 이때 Na+는 공수송체를 통해 전기화학적 구배를 따라 세포로 이동하면서 공수송체가 포도당을 세포 내부로 수송하기 위해 사용해야 하는 에너지를 방출합니다. 이 결과 포도당은 자신의 농도구배를 거슬러 올라감과 동시에 Na+는 자신의 전기화학적 구배를 따라 내려갑니다. 이 과정은 2차 능동수송의 예로서, 사용되는 에너지원이 아데노신삼인산(ATP)의 1차 형태가 아니라 전기화학적 에너지원이기 때문에 붙여진 이름입니다.
나트륨-포도당 공수송체를 겨냥한 치료법
과학자들은 특정 질병에서 포도당이 맡는 역할을 고려하여 포도당이 세포 내로 수송되는 것을 방해하는 방법을 연구하기 시작했습니다. 예를 들어 당뇨병은 혈류 내 포도당이 과다해 신경 손상 등 합병증으로 이어질 수 있는 특징이 있습니다. 따라서 일부 연구자들은 나트륨-포도당 공수송체 발현이 당뇨병 환자와 비당뇨병 환자 간에 어떻게 다른지, 다양한 나트륨-포도당 공수송체를 억제하는 것이 질병 치료에 도움이 될 수 있는지를 평가하고 있습니다. 한편 암세포가 일반 세포에 비해 포도당을 더 많이 필요로 하는 것이 입증됨에 따라 일부 연구자들은 포도당 수송체가 새로운 항암치료 대상이 될 수 있는지를 조사하고 있습니다.
