Одним из примеров того, как клетки используют энергию, содержащуюся в электрохимических градиентах, является транспортировка глюкозы в клетки. Ионом, жизненно важным для этого процесса, является натрий (Na⁺), который обычно присутствует во внеклеточных концентрациях в более высоких концентрациях, чем в цитозоле. Такая разница в концентрации отчасти связана с действием ферментного «насоса», встроенного в клеточную мембрану, который активно вытесняет Na⁺ из клетки. Важно отметить, что, поскольку этот насос способствует высокой концентрации положительно заряженного Na⁺ вне клетки, он также помогает сделать эту среду «более позитивной», чем внутриклеточная область. В результате, как химический, так и электрический градиенты Na⁺ направлены внутрь клетки, а электрохимический градиент аналогично направлен внутрь.

Натрий-глюкозо-связанные транспортеры

Натрий-глюкозо-связанные транспортеры (SGLT) используют энергию, накопленную в этом электрохимическом градиенте. Эти белки, в первую очередь расположенные в мембранах клеток кишечника или почек, помогают в всасывании глюкозы из просвета этих органов в кровоток. Чтобы функционировать, как внеклеточная молекула глюкозы, так и две молекулы Na⁺ должны связываться с SGLT. Когда Na⁺ мигрирует в клетку через транспортер, он перемещается вместе со своим электрохимическим градиентом, выделяя энергию, которую белок использует для перемещения глюкозы внутри клетки — против ее химического градиента, поскольку этот сахар имеет тенденцию находиться в более высокой концентрации внутри клетки. В результате глюкоза движется вверх по склону против градиента концентрации одновременно с Na⁺, который движется вниз по своему электрохимическому градиенту. Это пример вторичного активного транспорта, названного так потому, что используемый источник энергии является электрохимическим по своей природе, а не первичной формой АТФ.

Терапия, направленная на НГЛТ

Учитывая роль глюкозы в некоторых заболеваниях, ученые начали искать способы вмешательства в транспорт глюкозы в клетки. Например, сахарный диабет характеризуется избытком глюкозы в кровотоке, что может привести к повреждению нервов и другим осложнениям. В результате, некоторые исследователи оценивают, как экспрессия SGLT различается между диабетиками и недиабетиками, и может ли ингибирование различных SGLT помочь в лечении заболевания. С другой стороны, поскольку было продемонстрировано, что раковым клеткам требуется больше глюкозы по сравнению с их нормальными аналогами, другие исследователи изучают, могут ли переносчики глюкозы стать новой мишенью противораковой терапии.