ABC-Transporter

ABC-Transporter sind Membranproteine, die als gemeinsames Strukturelement eine ATP-bindende Kassette (von englisch: ATP binding cassette, ABC) besitzen und den Transport eines Substrats durch eine Zellmembran katalysieren. Da dieser Transport normalerweise gegen einen Konzentrationsgradienten geschieht, muss für den Vorgang Energie aufgewandt werden; das geschieht durch die Bindung und Hydrolyse von ATP an der ABC-Einheit.

Die ABC-Transporter-Superfamilie umfasst eine der grössten bekannten Proteinfamilien, mit Mitgliedern in fast jedem Organismus, vom Bakterium bis zum Säugetier. Auch Pflanzen besitzen ABC-Transporter. Die ABC-Transporter werden im Menschen in den meisten sezernierenden Epithelien, einschliesslich Leber und Darm, exprimiert. Die ABC-Transporter rückten in den letzten Jahren in das Licht des Interesses, als erkannt wurde, dass sie eine beträchtliche medizinische, industrielle und ökonomische Bedeutung haben. So spielen Sie eine große Rolle bei Resistenzen gegen Antibiotika und Antimykotika, vermitteln dem Malaria-Erreger Plasmodium die Resistenz gegen Malariamedikamente und Pflanzen die Resistenz gegen Herbizide. Jährlich sterben zehntausende Menschen an Krebs, weil die Chemotherapie aufgrund der Überexpression von ABC-Transportern im Tumorgewebe fehlgeschlagen ist. Beim Menschen können Mutationen in den Genen, die für die ABC-Transporter kodieren, zu verschiedenen Stoffwechselkrankheiten führen.

Alle eukaryotischen ABC-Transportern sind Exporter. Einige sind sehr substratspezifisch, andere multispezifisch. Alle ABC-Transporter sind aktive Transporter, mit zur Zeit nur wenigen bekannten Ausnahmen: Der Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) ist ein Chlorid-Ionen Kanal und der Sulphonylrezeptor (SUR1) dient als Regulator eines Ionenkanals.

Normalerweise liegt ein eukaryotischer ABC-Transporter als Dimer vor, wobei jedes der Dimere aus einer hydrophoben transmembranalen Domäne (TMD) und einer hydrophilen, die ATP-Kassette enthaltenden Domäne besteht. Der hydrophobe Proteinbereich bildet einen Kanal, der den Transport des Substrats ermöglicht. Beim Menschen sind die meissten der ca. 48 bekannten ABC-Transporter jedoch Monomere, die aber ebenfalls insgesamt zwei TMD und zwei ATP bindenden Kassetten bestehen.

Erbkrankheiten

Defekte in der Funktion der ABC-Transporter lösen verschiedenste Erkrankungen aus. Dazu zählen die zystische Fibrose, Adrenoleukodystrophie und spezielle Formen der spinocerebellären Ataxie.

Multiple Drug Resistance

Kommt aus dem Englischen und bedeutet etwa "Resistenz gegen mehrere Medikamente". Daran beteiligt sind z.B. das multiple drug resistance protein 1 MDR1, oder das MRP1). Ist die Aktivität dieser Transporter z.B. im Tumorgewebe von Krebs-Patienten erhöht, kann sich die Toleranz gegenüber toxischen Stoffen und Cytostatika, die z.B. im Rahmen einer Chemotherapie eingesetzt werden, verstärken.