主な違い – チャネルタンパク質とキャリアタンパク質
細胞膜は、それを通過する分子に対して半透過性です。
膜を通過するイオン、低分子、高分子の移動は、膜輸送タンパク質によって促進される。
チャネルタンパク質とキャリアタンパク質は、細胞膜に存在する2種類の輸送タンパク質であり、拡散と能動輸送のメカニズムを促進する。
チャネルタンパク質とキャリアタンパク質の主な違いは、チャネルタンパク質が細胞膜内で決まったコンフォメーションを持っているのに対し、キャリアタンパク質は分子を輸送する際に2つのコンフォメーションの間を行き来することです。
本稿では、その解説を行う。
- チャネルタンパク質とは
– 特徴、構造、役割 - キャリア蛋白質とは
– 特徴、構造、役割 - チャネルタンパク質とキャリアタンパク質の違いとは？
チャンネル蛋白質とは
チャネルタンパク質は、膜輸送タンパク質の2つのクラスのうちの1つです。
チャネルタンパク質は、細胞膜全体を覆う内在性タンパク質です。
したがって、タンパク質の片側は細胞外液にさらされ、もう片側はサイトゾルにさらされている。
タンパク質の2つの露出したドメインは親水性です。
疎水性チャネルは、脂質二重層に埋め込まれている。
選択された水溶性分子は、チャネルタンパク質の水性ポアを介して受動的に膜を越えて移動する。
溶質分子の濃度または電気化学的勾配が、その特定の溶質分子の移動速度と同様に流れの方向を決定する。
アクアポリンはチャネルタンパク質の一種で、水分子が非常に速い速度で膜を通過することを可能にする。
GLUT4とアクアポリンはチャネルタンパク質の一種で、拡散を促進する役割を担っている。
一次活性輸送におけるナトリウム/カリウムポンプ（Na+/K+ ATPase）、プロトン/カリウムポンプ（H+/K+ ATPase）や、ナトリウム/カルシウム交換体などのアンチポーター、SGLT2などのシンポーターは、活性輸送に関与するチャネルタンパク質の一例です。
チャネルタンパク質の中には、常時開口しているものもあります。
しかし、チャネルの開閉を制御する「ゲート」を持つものもあります。
組織によっては、ナトリウムイオンや塩化物イオンは開いたチャネルを自由に通過する。
しかし、電気インパルスの伝達に関与する細胞では、ゲート付きチャネルタンパク質がナトリウム、カルシウム、カリウムイオンを輸送する。
キャリアプロテインとは
キャリアタンパク質は、細胞膜に存在するもう一つのタイプの輸送分子です。
膜の片側からタンパク質のような選択された大きな分子と結合し、その分子を反対側へ放出する。
分子がキャリアータンパク質に結合することで、後者のコンフォメーションが変化する。
キャリアータンパク質は、輸送する分子の濃度勾配に逆らって分子を輸送する。
したがって、キャリアタンパク質はその作用に細胞のエネルギーを必要とする。
一方、キャリアタンパク質の中には、濃度勾配を利用して受動的に分子を輸送するものもあります。
キャリアータンパク質による輸送の速度は、チャネルタンパク質と比較すると非常に低い。
チャネルタンパク質とキャリアタンパク質を図2に示す。
図2: チャネルタンパク質とキャリアタンパク質
チャンネルタンパク質とキャリアタンパク質の違い
タイプ
チャネルタンパク質。
チャネルタンパク質：イオンを輸送する。
キャリアー蛋白質 分子を輸送する。
形状
チャネルタンパク質。
チャネルタンパク質は固定されている。
キャリアタンパク質。
キャリアタンパク質：2つのコンフォメーション間で反転する。
トランスポートコア
チャネルタンパク質。
チャネルタンパク質：孔を持つタンパク質で、分子の輸送を促進する。
輸送タンパク質。
輸送タンパク質：タンパク質内部にコアを持たない。
メカニズム
チャネルタンパク質：溶質分子はチャネルタンパク質の孔を通過して拡散する。
キャリアタンパク質：溶質分子は片側でキャリアタンパク質に結合し、もう片側から放出される。
輸送量
チャネルタンパク質。
チャネルタンパク質は、高い輸送速度を持つ。
キャリアタンパク質。
チャネルタンパク質に比べ、キャリアタンパク質は輸送速度が非常に遅い。
溶質結合型コンフォメーション
チャネルタンパク質。
チャネルタンパク質：輸送する溶質分子と結合しない。
キャリアー蛋白質。
担体タンパク質：担体タンパク質は、溶質と結合する別のコンフォメーションで構成されている。
リポ／糖タンパク質
チャネルタンパク質。
チャネルタンパク質はリポタンパク質です。
キャリアタンパク質。
キャリアタンパク質： キャリアタンパク質は糖タンパク質です。
合成
チャネルタンパク質。
チャネルタンパク質：粗面小胞体で合成される。
キャリアー蛋白質。
細胞質内の遊離リボソームで合成される。
輸送される分子の種類
チャネルタンパク質。
チャネルタンパク質：水溶性分子のみを輸送する。
キャリアタンパク質。
水溶性、非水溶性の分子を輸送する。
結論
細胞膜に存在する膜輸送タンパク質には、チャネルタンパク質とキャリアタンパク質の2種類があります。
この2種類のタンパク質は、拡散を促進する受動輸送と、ユニポーター、アンチポーター、シンポーターなどの共輸送体による能動輸送に関与している。
輸送タンパク質は、それを介して輸送される分子に特異的です。
チャネルタンパク質は、キャリアタンパク質と比較して、非常に高い速度で分子を輸送することができる。
チャネルタンパク質とキャリアタンパク質の主な違いは、膜を通過して分子を輸送するメカニズムです。
