Protonen-Kalium-Pumpe

Synonyme: H⁺/K⁺-ATPase, H⁺/K⁺-Pumpe
Englisch: hydrogen potassium ATPase, H⁺/K⁺-ATPase

Definition

Die Protonen-Kalium-Pumpe bzw. H⁺/K⁺-ATPase ist ein Enzym aus der Klasse der ATPasen, das ein Kalium ion in die Zelle befördert, während im Gegenzug ein Proton nach extrazellulär transportiert wird. Dabei wird ein Molekül ATP verbraucht. Bei der Reaktionsart des Enzyms handelt es sich um eine Hydrolyse, da ATP hydrolytisch gespalten wird, um den Tausch von Kalium und Protonen zu gewährleisten.

Vorkommen

Im Magen findet sich die Protonen-Kalium-Pumpe in den Belegzellen. Dort wird das Proton ins Magenlumen befördert, während ein Kaliumion in die Zelle geschleust wird. Wird zusätzlich ein Chloridion in den extrazellulären Raum geschleust, bildet sich im Magen Salzsäure.

Protonen-Kalium-Pumpen finden sich in deutlich geringerer Zahl auch in den Schaltzellen des Verbindungstubulus und Sammelrohrs der Niere. Kommt es im Körper zu einer Hypokaliämie, resorbieren die Protonen-Kalium-Pumpen Kalium aus dem Sammelrohr und sekretieren im Gegenzug ein Proton ins Lumen.

Biochemie

Die H⁺/K⁺-ATPase ist eine heterodimeres Protein, das von 2 Genen kodiert wird. Das ATP4A-Gen kodiert die α-Untereinheit. Dabei handelt es sich um ein Protein aus etwa 1.000 Aminosäureresten, welche das aktive Zentrum beinhaltet und die Pore in der Zellmembran bildet, die den Ionentransport ermöglicht. Die β-Untereinheit wird vom ATP4B-Gen kodiert. Sie besteht aus etwa 300 Aminosäuren und ist ein Transmembranprotein, dessen extrazelluläre Domäne stark glykosyliert ist.

Klinik

Die Protonen-Kalium-Pumpe der Belegzellen kann durch Protonenpumpenhemmer pharmakologisch inaktiviert werden, was zu einer Zunahme des pH-Werts im Magen führt.