ABC transportéry

ABC transportéry, nazývané aj ATP-viažuce kazetové transportéry, patria do skupiny transportných ATPáz, čiže prenášajú látky proti elektrochemickému gradientu za spotreby energie vo forme ATP. Ich názov ATP-viažuce kazetové transportéry získali vďaka dvom vysoko konzervovaným ATPázovým doménam lokalizovanými na cytozolickej strane, ktoré sa nazývajú ATP-viažuce kazety. ABC transportéry tvoria veľkú rodinu membránových transportných proteínov, pričom majú veľký klinický význam. U baktérie E. coli až 78 génov kóduje ABC transportéry (čo je až 5 % všetkých jej génov). Živočíšne genómy obsahujú ešte väčšie percento génov, ktoré kódujú ABC transportéry. Hoci je každý transportér špecifický voči určitej molekule alebo skupine molekúl, rôznorodosť substrátov, ktoré transportuje táto rodina je obrovská a zahŕňa:

• anorganické ióny (napr. chloridový anión je transportovaný CFTR)
• aminokyseliny
• monosacharidy
• polysacharidy
• peptidy (TAP transportéry)
• lipidy
• liečivá (MDR proteíny)
• proteíny (niektoré transportované proteíny sú dokonca väčšie ako samotný ABC transporér).

Mechanizmus transportu

ABC transportér pozostáva z dvoch ATPázových domén. Naviazanie ATP na ATPázové domény spôsobí spárovanie (dimerizáciu) dvoch ATPázových domén. Naopak, hydrolýza ATP na ADP spôsobí disociáciu diméru na jednotlivé domény. Tieto pohyby cytozolických domén sa prenesú na transmembránové segmenty, ktoré tiež podstúpia konformačné zmeny. Cyklické naväzovanie ATP, jeho hydrolýza a opätovné naviazanie spôsobujú cyklické zmeny konformácie ABC transportéra, čím sa cyklicky exponujú ióny viažuce domény na obe strany membrány, čo umožní prenos iónov cez membránu. Transport iónov je udržiavaný stále rovnakým smerom.

MDR proteín

Chlorochín

MDR proteín (multidrug resistance protein) je proteín zodpovedajúci za odolnosť rakovinových buniek voči chemoterapeutikám. Je prítomný vo vysokej koncentrácii v ľudských rakovinových bunkách a má schopnosť pumpovať hydrofóbne liečivá z cytozolu do extracelulárneho priestoru, čím rakovinové bunky získavajú rezistenciu na širokú škálu chemicky nepríbuzných cytotoxických liečiv, ktoré sa používajú v terapii rakoviny. Liečba niektorou z týchto látok potom môže spôsobiť selektívne prežitie a rast tých rakovinových buniek, ktoré exprimujú veľké množstvo MDR proteínov.

Podobný jav sa vyskytuje aj u prvoka Plasmodium falciparum, ktorý je kauzálnou príčinou malárie. Viac ako 200 miliónov ľudí na svete je infikovaných týmto parazitom a stále zostáva hlavnou príčinou ľudských úmrtí, keďže ročne zabíja takmer milión ľudí. U P. falciparum sa vyvinula rezistencia na liečivo chlorochín, čím sa sťažila kontrola nad šírením malárie. Rezistentné kmene plazmódií exprimujú gén kódujúci ABC transportér, ktorý pumpuje chlorochín z buniek tohto parazita do extracelulárneho priestoru. Z toho dôvodu nemôže chlorochín účinkovať.

TAP transportér

Cytotoxické T lymfocyty

TAP transportér (transporter associated with antigen processing, teda transportér zodpovedný za spracovanie antigénov) je lokalizovaný v membráne endoplazmatického retikula a za spotreby ATP prenáša širokú škálu peptidov vytvorených degradáciou proteínov v proteazóme z cytozolu do lumena endoplazmatického retikula, odkiaľ sú prenesené na bunkový povrch, kde sú prezentované cytotoxickým T-lymfocytom, ktoré vykonávajú „inventúru“ proteínov v bunke. Pokiaľ sa medzi prezentovanýmmi proteínmi nájdu cudzie proteíny (odvodené od vírusov a iných mikroorganizmov), cytotoxické T-lymfocyty zabijú túto infikovanú bunku mechanizmom apoptózy.

CFTR

Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (skr. CFTR), čo sa dá preložiť do slovenčiny ako regulátor transmembránovej vodivosti u cystickej fibrózy, patrí medzi ABC transportéry, ktoré za spotreby ATP prenášajú anorganické ióny proti elektrochemickému gradientu. CFTR je lokalizovaný v cytoplazmatickej membráne epitelových buniek a odlišuje sa od ostatných ABC transportérov tým, že nevyužíva ATP ako zdroj energie na transport iónov proti elektrochemickému gradientu, ale ATP otvára CFTR kanál pre chloridové anióny, čo spôsobí pasívny tok chloridových aniónov z cytozolu do extracelulárneho priestoru. To znamená, že CFTR funguje ako chloridový kanál, nie ako chloridová pumpa.