Undersøgelse kaster nyt lys over, hvordan cellulære transportsystemer udnytter energi til at udføre deres arbejde inde i cellen

Cellulære transportsystemer er essentielle for at opretholde homeostase af celler ved at lette bevægelsen af ​​forskellige molekyler over deres membraner. Disse systemer bruger forskellige mekanismer til at transportere molekyler mod deres koncentrationsgradienter, hvilket kræver energitilførsel. En nylig undersøgelse har givet ny indsigt i, hvordan disse transportsystemer udnytter cellulær energi til at udføre deres arbejde.

Undersøgelsen fokuserede på et proteinkompleks kendt som ATP-bindende kassette (ABC) transporter, som er ansvarlig for transport af en bred vifte af molekyler, herunder ioner, sukkerarter, lipider og lægemidler. Forskerne brugte avancerede billeddannelsesteknikker til at visualisere ABC-transportørens strukturelle dynamik under dens transportcyklus.

De fandt ud af, at ABC-transportøren gennemgår en række konformationelle ændringer under transportprocessen, som er tæt forbundet med hydrolysen af ​​adenosintrifosfat (ATP), den cellulære energivaluta. Hydrolysen af ​​ATP giver den nødvendige energi til at drive transporten af ​​molekyler mod koncentrationsgradienten.

Specifikt afslørede undersøgelsen, at bindingen af ​​ATP til transportøren initierer en række konformationelle ændringer, hvilket fører til dannelsen af ​​en højenergi mellemtilstand. Denne højenergitilstand gør det muligt for transportøren at fange og binde de molekyler, der skal transporteres. Efterfølgende udløser hydrolysen af ​​ATP yderligere konformationsændringer, hvilket fører til frigivelsen af ​​de transporterede molekyler på den modsatte side af membranen.

Forskerne observerede også, at ABC-transportøren gennemgår skiftende konformationelle ændringer mellem to orienteringer under transportcyklussen. Disse vekslende bevægelser er essentielle for at nulstille transporteren til sin oprindelige tilstand, klar til endnu en transportrunde.

Samlet set giver undersøgelsen en detaljeret forståelse af de molekylære mekanismer, hvorved ABC-transportører udnytter ATP-energi til at transportere molekyler mod koncentrationsgradienter. Denne viden kan have vigtige konsekvenser for udvikling af nye terapeutiske strategier rettet mod ABC-transportører, som er kendt for at spille en rolle i lægemiddelresistens i cancer og andre sygdomme.