세포가 전기화학적 구배(electrochemical gradient)에 포함된 에너지를 사용하는 방법의 일례는 세포의 포도당 수송과정이 잘 보여줍니다. 이 과정에 필수적인 이온은 나트륨(Na+)이며, 이 이온은 일반적으로 세포액(cytosol)보다 세포 바깥에 더 높은 농도로 존재합니다. 이러한 농도 차이는 세포막에 내장된 효소 “펌프”의 작용에 부분적으로 기인하며, 이 펌프는 세포에서 Na+를 적극적으로 배출합니다. 따라서 이 펌프는 세포 바깥에 있는 Na+의 농도가 높아지게 만들고 세포 바깥 환경이 세포 내 영역보다 더 양전하를 띠게 만듭니다. 이 결과 Na+의 화학적 구배와 전기적 구배 모두 세포 내부를 향하게 되고, 전기화학적 구배도 유사하게 세포 내부로 향하게 됩니다.
나트륨-포도당 공수송체(sodium-glucose cotransporter, 줄여서 SGLT)는 전기화학적 구배에 축적된 에너지를 이용합니다. 주로 장 세포나 콩팥(신장) 세포의 막에 위치하는 이 공수송체는 해당 장기의 내강(lumen)에서 혈류로 포도당을 흡수하는 데 도움을 줍니다. 공수송체가 작동하기 위해서는 세포 외 포도당 분자 하나와 두 개의 Na+가 공수송체에 결합해야 합니다. 포도당은 세포 내 농도가 더 높은 경향이 있어서 이런 화학적 구배를 거슬러 포도당을 수송하려면 에너지가 필요한데, 이때 Na+는 공수송체를 통해 전기화학적 구배를 따라 세포로 이동하면서 공수송체가 포도당을 세포 내부로 수송하기 위해 사용해야 하는 에너지를 방출합니다. 이 결과 포도당은 자신의 농도구배를 거슬러 올라감과 동시에 Na+는 자신의 전기화학적 구배를 따라 내려갑니다. 이 과정은 2차 능동수송의 예로서, 사용되는 에너지원이 아데노신삼인산(ATP)의 1차 형태가 아니라 전기화학적 에너지원이기 때문에 붙여진 이름입니다.
과학자들은 특정 질병에서 포도당이 맡는 역할을 고려하여 포도당이 세포 내로 수송되는 것을 방해하는 방법을 연구하기 시작했습니다. 예를 들어 당뇨병은 혈류 내 포도당이 과다해 신경 손상 등 합병증으로 이어질 수 있는 특징이 있습니다. 따라서 일부 연구자들은 나트륨-포도당 공수송체 발현이 당뇨병 환자와 비당뇨병 환자 간에 어떻게 다른지, 다양한 나트륨-포도당 공수송체를 억제하는 것이 질병 치료에 도움이 될 수 있는지를 평가하고 있습니다. 한편 암세포가 일반 세포에 비해 포도당을 더 많이 필요로 하는 것이 입증됨에 따라 일부 연구자들은 포도당 수송체가 새로운 항암치료 대상이 될 수 있는지를 조사하고 있습니다.
