Lexikon der Biologie: Carrier
Carrier, 1) Carrier-Proteine, Permeasen, Transportproteine, Translokatoren, die in biologischen Membranen lokalisierten Proteine (Membranproteine), die den passiven Transport (katalysierte Diffusion) oder aktiven Transport (Membrantransport) polarer niedermolekularer Stoffe, wie Ionen, Zucker und Aminosäuren, bewirken. Sie dienen damit u. a. der Versorgung der Zelle mit Ionen und Metaboliten, der Regulation des pH-Wertes und des Membranpotentials, dem Aufbau von Ionen-Gradienten und der Entgiftung. Durch spezifische Bindungsstellen für die zu transportierenden Substanzen wirken Carrier – analog den Enzymen – sehr selektiv (substratspezifisch). Der Transport mittels eines Carriers erfolgt schneller als die einfache Diffusion eines Ions (zur Wirkungsweise der Carrier-Proteine vgl. Infobox ). – Carrier werden auf der Basis molekularer Ähnlichkeiten in eine Reihe von Familien unterteilt: Familien mit 1) primär aktivem Transport, 2) sekundär aktivem Transport, 3) katalysierter Diffusion (Ionenkanäle), 4) mit Gruppentranslokation (Phosphotransferase-System) und 5) lichtgetriebenem Transport (Bakteriorhodopsin). – Carrier-Proteine können durch eine Reihe von Molekülen – Substratanaloga oder Gifte – beeinflußt und damit experimentell charakterisiert werden. Beispielsweise kann der Na+/Cl–-Cotransport durch Thiazide (Benzothiadiazin-Derivate) gehemmt werden, was in der Medizin bei harntreibenden Mitteln (Diuretika) Verwendung findet, die Bindung des Herzglykosids Ouabain (Strophanthine) blockiert die Na+/K+-ATPase und hemmt damit den Transport von Natrium- und Kaliumionen am Herzen. 2) das Acyl-Carrier-Protein, das im Unterschied zu den unter 1) beschriebenen Carriern nicht zu den membrangebundenen Carriern gerechnet werden darf. 3) Carrier-DNA, Träger-DNA, Carrier-RNA, Bezeichnung für eine unspezifische Nucleinsäurepräparation, welche bei verschiedenen molekularbiologischen Techniken eingesetzt wird. Meist handelt es sich hierbei um Kalbsthymus-DNA oder Lachssperma-DNA, bisweilen auch um bestimmte Präparationen von Plasmiden oder tRNA-Präparationen aus Hefen. Mit Carrier-DNA können z. B. Membranen zur Vorbehandlung vor Hybridisierungen geblockt (blocking) oder unterschiedliche Reaktionsansätze innerhalb einer Versuchsreihe auf die gleiche Gesamtmenge an DNA eingestellt werden. Carrier werden auch bei Arbeiten mit sehr geringen Mengen an DNA oder RNA den Versuchsansätzen zugegeben, um die Gesamtmenge an DNA oder RNA zu erhöhen. Hierdurch können die gesuchten Nucleinsäuren z. B. durch Fällung mit Alkohol besser präzipitiert (Fällung) werden. Zudem werden die betreffenden Moleküle gegenüber nucleolytischen Enzymen durch die Anwesenheit der unspezifischen Nucleinsäuren besser geschützt. 4) Bezeichnung für die bei der Handhabung sehr kleiner Mengen von radioaktiv markierten Stoffwechselprodukten (Markierung) im Überschuß zugefügten, nicht radioaktiv markierten, aber sonst identischen (oder bei Makromolekülen ähnlichen) Produkte. Sie dienen der Aufrechterhaltung der für die enzymatischen Umsetzungen bzw. die analytische Aufarbeitung (z. B. Säurefällbarkeit bei Nucleinsäuren und Proteinen) erforderlichen Konzentrationen. 5) Körpereigene oder synthetische Makromoleküle oder auch Körperzellen, z. B. Erythrocyten, mit denen Wirkstoffe gezielt an den gewünschten Wirkort transportiert werden können (drug targeting). Solche Carrier-Systeme ermöglichen einen selektiven Transport zum Zielgewebe und damit eine gesteigerte Wirkspezifität bei geringeren Nebenwirkungen. In Entwicklung sind u. a. Systeme, bei denen Cytostatika an Antitumor-Antikörper gebunden werden (ADEPT, Immun-Krebstherapie). 6) Fremde Proteine, mit denen man kleine, nicht-immunogene Antigene oder Haptene koppeln kann, um sie immunogen (Immunogene) zu machen und damit eine Antikörper-Produktion zu stimulieren. Die bei der Antikörperantwort beteiligten Zellen erkennen Bestandteile des Carriers und des Antigens/Haptens, T-Lymphocyten erkennen die Carrier-Determinanten, während die B-Lymphocyten das Antigen/Hapten erkennen. Die T-Zellen unterstützen die entsprechenden B-Zellen bei der Ausdifferenzierung zu antikörperbildenden Zellen. Derartige Antigene werden als T-abhängige Antigene bezeichnet. In vivo können auch körpereigene Proteine als Carrier fungieren, wenn sie durch das Hapten in geeigneter Weise modifiziert werden. Dies spielt u. a. bei Allergien gegen Medikamente eine Rolle. ABC-Transporter, Peptid-Transporter, Transmembran-Facilitatoren, virale Transportproteine.
H.K./E.G./S.Kl.
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