Flippase

Flippasen (selten auch Flipasen genannt) sind in der Membran befindliche Transmembran-Lipidtransporterproteine, die zu den Familien der ABC-Transporter oder der ATPasen vom Typ P4 gehören. Sie sind für die Bewegung von Phospholipidmolekülen zwischen den beiden Membranblättern einer Zelle verantwortlich (Transversaldiffusion, auch als „Flip-Flop“-Übergang bezeichnet). Die Möglichkeit der aktiven Aufrechterhaltung einer asymmetrischen Verteilung von Molekülen in der Phospholipid-Doppelschicht wurde Anfang der 1970er Jahre von Mark Bretscher vorausgesagt. Obwohl Phospholipide in der Ebene der Membran schnell diffundieren, können ihre polaren Kopfgruppen nicht ohne weiteres durch das hydrophobe Zentrum der Doppelschicht hindurchgehen, was ihre Diffusion in dieser Dimension einschränkt. Einige Flippasen – oft auch Scramblasen genannt – sind energieunabhängig und bidirektional und bewirken einen reversiblen Ausgleich des Phospholipids zwischen den beiden Seiten der Membran, während andere energieabhängig und unidirektional sind und die Energie der ATP-Hydrolyse nutzen, um das Phospholipid in eine bevorzugte Richtung zu pumpen. Flippasen werden als Transporter beschrieben, die Lipide von der exoplasmatischen zur zytosolischen Seite transportieren, während Floppasen in umgekehrter Richtung transportieren.

Ein Beispiel für eine ATP-abhängige Flippase aus der ABC-Transporterfamilie, isoliert aus C. jejuni. Die beiden Polypeptidketten in der Homodimerstruktur sind in rot und blau dargestellt. Die extrazelluläre Oberfläche ist oben im Bild orientiert, die ATP-bindenden Domänen befinden sich unten, auf der zytosolischen Seite.

Viele Zellen behalten eine asymmetrische Verteilung von Phospholipiden zwischen ihren zytoplasmatischen und exoplasmatischen Membranblättern bei. Der Verlust der Asymmetrie, insbesondere das Auftreten des anionischen Phospholipids Phosphatidylserin auf der exoplasmatischen Seite, kann als Frühindikator für Apoptose dienen. Dieser Effekt wurde bei Neuronen als Reaktion auf Amyloid-Beta-Peptide beobachtet, von denen man annimmt, dass sie eine Hauptursache für die neurodegenerativen Auswirkungen der Alzheimer-Krankheit sind.