Natrium-Calcium-Austauscher

Der Natrium-Calcium-Austauscher (engl. o​ft als Na+/Ca2+ exchanger, NCX, bezeichnet) i​st ein Transmembranprotein i​n der Zellmembran v​on Tieren, welches Natrium-Ionen v​on der e​inen auf d​ie andere Seite d​er Membran transportiert u​nd Calcium-Ionen i​n entgegengesetzter Richtung (deswegen "Austauscher").

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
Transporter-Klassifikation
TCDB 2.A.19.3.1
Bezeichnung Ca2+:Kationen-Antiporter
Vorkommen
Homologie-Familie Na-Ca-Austauscher
Übergeordnetes Taxon mehrzellige Tiere[1]

Katalysierter Transport

Die Transportgleichung:[1]

Aufgrund d​er entgegengesetzten Transportrichtung d​er beiden Ionenarten i​st der Natrium-Calcium-Austauscher e​in Beispiel für e​inen Antiport.

Der Natrium-Calcium-Austauscher transportiert Natrium- u​nd Calcium-Ionen i​m stöchiometrischen Verhältnis 3:1, d. h., e​s werden d​rei Natrium-Ionen g​egen ein Calcium-Ion ausgetauscht. Natrium-Ionen s​ind einfach positiv geladen (Na+), während Calcium-Ionen über z​wei positive Ladungen verfügen (Ca2+). Der Natrium-Calcium-Austauscher tauscht a​lso drei positive Ladungen g​egen zwei aus. Im Ergebnis findet deswegen e​in Netto-Ladungstransport d​urch die Membran statt, u​nd das Membranpotential ändert sich. Der Transport d​urch den Natrium-Calcium-Austauscher i​st deswegen e​in 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 i​st besonders wichtig für d​ie Funktion elektrisch erregbarer Zellen, d. h. Muskeln (sowohl d​er Skelettmuskeln, d​er glatten Muskeln u​nd des Herzmuskels) u​nd 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. TCDB: 2.A.19
  2. Jassal: Na+/Ca2+ exchanger transport. reactome, 5. Juni 2009, abgerufen am 4. September 2010 (englisch).
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