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운반체, 통로, 또는 단순 확산?

전문가 제언: ○ 이온이나 영양분의 운반과정은 수동 매개 운반(passive mediated transport) 또는 수월해진 확산(facilitated diffusion)과 능동 운반(active transport)이 있다. 전자(또는 channel이라 한다)는 이온이나 대사물질을 높은 농도 쪽에서 낮은 농도 쪽으로 확산에 의해 운반하고, 후자는 ATP의 가수분해로 발생하는 자유에너지(일차 운반)를 이용하거나 한 이온의 농도 기울기의 자유에너지(이차 운반)에 의해 낮은 농도 쪽에서 높은 농도 쪽으로 운반한다. K+ 이온 통로가 수월해진 확산의 대표적 예이고, Ca2+ ATpase는 능동 운반의 예이다. 이차 운반의 예는 락토오스 투과효소이다.

○ 운반체(transport)와 통로(channel)는 여러 개의 α-나선 막 관통 영역들 (transmembrane domains, TMDs)로 구성되는데, 통로에서 몇 개의 TMDs는 막을 가로질러서 관통하는 원뿔모양의 구멍(pore)을 형성하며 구멍입구에는 여닫히는 문이 있고 이 구멍을 통해서 이온이 흘러들어간다. 그러나 운반계는 운반 단백질의 두 개 이상의 형태들의 상호 전환에 의해서 운반한다. 종래에 이와 같이 두 운반 과정은 엄격히 구별되었으나 근래에는 이와 다른 연구 결과들이 나타나고 있다.

○ 생리적, 유전적 및 구조 자료들은 어떤 운반체가 통로와 유사한 성질을 나타내고, 반대로 통로가 운반체에 유사한 특성을 보인다. 또한 식물에서 자리 특이적 돌연변이에 의해 운반체를 통로로, 반대로 통로를 운반체로 전환할 수 있다는 것을 보여주었다. 식물의 질산염 운반계 CHL1은 인산화되면 고친화력 운반계, 그리고 탈인산화되면 저친화력 운반계로 기능한다. 환언하면 번역 후 조절을 받는다.

○ 이 밖에 운반계는 Saccharomyces cerevisiae에서 영양분에 대한 센서로도 기능하며 이온 통로 LTRPC의 구성원인 LTRPC7은 비전형적인 단백질 키나아제 영역을 가지며 이 키나아제 활성은 통로 기능에 있어서 필수적이다. 이와 같이 운반계와 통로는 이온과 영양분 등의 수송을 담당할 뿐만 아니라 다른 역할도 담당하므로 운반 메커니즘은 더욱 복잡해지고 있다. 그러므로 수송 문제는 여러 가지 기법을 이용하여 종합적으로 접근하여야 할 것이다.

저자: Artur Conde
자료유형: 학술정보