Natrium-Calcium-Austauscher

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Natrium-Calcium-Austauscher

Eigenschaften des menschlichen Proteins
Masse/Länge Primärstruktur 938 Aminosäuren
Sekundär- bis Quartärstruktur multipass Membranprotein
Isoformen 4
Bezeichner
Gen-Name SLC8A1
Externe IDs OMIM: 182305 UniProtP32418
Transporter-Klassifikation
TCDB 2.A.19.3.1
Bezeichnung Ca2+:Kationen-Antiporter
Vorkommen
Homologie-Familie Na-Ca-Austauscher
Übergeordnetes Taxon mehrzellige Tiere[1]

Der Natrium-Calcium-Austauscher (engl. oft als Na+/Ca2+ exchanger, NCX, bezeichnet) ist ein Transmembranprotein in der Zellmembran von Tieren, welches Natrium-Ionen von der einen auf die andere Seite der Membran transportiert und Calcium-Ionen in entgegengesetzter Richtung (deswegen "Austauscher").

Katalysierter Transport

Die Transportgleichung:[1]

$ \mathrm{Ca^{2+}_{innen} + 3 \ Na^+_{aussen}\rightleftharpoons \ Ca^{2+}_{aussen} + 3 \ Na^+_{innen}} $

Aufgrund der entgegengesetzten Transportrichtung der beiden Ionenarten ist der Natrium-Calcium-Austauscher ein Beispiel für einen Antiport.
Der Natrium-Calcium-Austauscher transportiert Natrium- und Calcium-Ionen im stöchiometrischen Verhältnis 3:1, d. h. es werden drei Natrium-Ionen gegen ein Calcium-Ion ausgetauscht. Natrium-Ionen sind einfach positiv geladen (Na+), während Calcium-Ionen über zwei positive Ladungen verfügen (Ca2+). Der Natrium-Calcium-Austauscher tauscht also drei positive Ladungen gegen zwei aus. Im Ergebnis findet deswegen ein Netto-Ladungstransport durch die Membran statt, und das Membranpotential ändert sich. Der Transport durch den Natrium-Calcium-Austauscher ist deswegen ein elektrogener Transportprozess.
Die treibende Kraft für den Natrium-Calcium-Austauscher ist der Natrium-Gradient über der Membran. Natrium-Ionen werden von der Seite der höheren Natrium-Konzentration auf die Seite der niedrigeren transportiert. Calcium-Ionen dagegen werden von der Seite der niedrigeren Calcium-Konzentration auf die Seite der höheren befördert. Einen Transport von Ionen oder anderen Molekülen entgegen ihrem Konzentrationsgradienten bezeichnet man als aktiv. In der Regel ist die intrazelluläre Natrium-Konzentration niedriger als die extrazelluläre, mit der Calcium-Konzentration verhält es sich genau so. Aufgrund des hohen Natrium-Gradient transportiert der Natrium-Calcium-Austauscher Natrium-Ionen von außen nach innen und Calcium-Ionen von innen nach außen. Die potentielle Energie des Natrium-Gradienten wird genutzt, um Calcium entgegen seinem Konzentrationsgradienten zu transportieren. Da der Natrium-Gradient Folge eines primär aktiven Transportprozesses ist, nämlich Resultat der Tätigkeit der Natrium-Kalium-ATPase, stellt der Transport durch den Natrium-Calcium-Austauscher einen sekundär aktiven Transport dar.

Funktion

Der Natrium-Calcium-Austauscher spielt eine wichtige Rolle für die Calcium-Homöostase der Zelle. Aufgrund des elektrogenen Charakters des Transports wird die Zelle dabei depolarisiert. Bei einem starken Anstieg der intrazellulären Natrium-Konzentration funktioniert der Natrium-Calcium-Austauscher in entgegengesetzter Richtung ("reverse mode"), d. h., er befördert Natrium-Ionen aus der Zelle hinaus und lässt Calcium-Ionen hinein. Auf diese Weise kann der Natrium-Calcium-Austauscher nicht nur zur Calcium-Homöostase, sondern auch zur Calcium-Signalgebung der Zelle beitragen.
Der Natrium-Calcium-Austauscher ist besonders wichtig für die Funktion elektrisch erregbarer Zellen, d. h. Muskeln (sowohl der Skelettmuskeln, der glatten Muskeln und des Herzmuskels) und Nervenzellen.[2]

Literatur

  • Clark RB, Bouchard RA, Giles WR: Action potential duration modulates calcium influx, Na(+)-Ca2+ exchange, and intracellular calcium release in rat ventricular myocytes. In: Ann. N. Y. Acad. Sci.. 779, April 1996, S. 417–29. PMID 8659858.
  • Lytton J: Na+/Ca2+ exchangers: three mammalian gene families control Ca2+ transport. In: Biochem. J.. 406, Nr. 3, September 2007, S. 365–82. doi:10.1042/BJ20070619. PMID 17716241.

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 TCDB: 2.A.19
  2. Jassal: Na+/Ca2+ exchanger transport. reactome, 5. Juni 2009, abgerufen am 4. September 2010 (english).

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