GLUT 2: EGENSKAPER, STRUKTUR, FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

GLUT2 er en glukosetransportør med lav affinitet som kommer til uttrykk i membranene i bukspyttkjertelen, leveren, nyrene og tarmen, så vel som i astrocytter og tanicytter. I tillegg til å formidle glukosetransport, er den også involvert i transporten av fruktose, galaktose og glukosamin; så mer enn en glukosetransportør er det en heksosetransportør.

Det faktum at det har en lav affinitet for glukose gjør at den kan fungere som et sensingprotein for glukosenivåer i blodet. Derfor deltar den i den regulatoriske kontrollen av mange fysiologiske hendelser som reagerer på svingninger i konsentrasjonen av glukose i blodet.

Den tilrettelagte diffusjonsglukosetransportør type 2 (GLUT2) endrer dens konformasjon ved å mobilisere bindingsstedet for glukose fra yttersiden til indre side av membranen (transporterprotein). Av LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], fra Wikimedia Commons.

Blant de mange prosessene det regulerer skiller seg følgende ut: 1) frigjøring av insulin av bukspyttkjertelceller stimulert av høye konsentrasjoner av glukose; 2) glukagonutskillelse av hepatocytter for glukoseproduksjon ved hypoglykemi.

Tilrettelagt transport av glukose inn i cellen

Omtrent 75% av glukose som kommer inn i cellen for å brenne metabolske veier for energiproduksjon, gjør det gjennom en passiv transportmekanisme tilrettelagt av integrerte membranproteiner kalt transportører.

Denne transportmekanismen er kjent som forenklet diffusjon. Det krever ikke et bidrag av energi som skal utføres og gis til fordel for en konsentrasjonsgradient. Det vil si fra et område med høy konsentrasjon til et med lav konsentrasjon.

Minst 14 isoformer av glukosefasilitert diffusjonstransportør, inkludert GLUT2, er hittil identifisert. Alle tilhører hovedfamilien til tilretteleggere (Leger Uten Grenser) og ved konsensus kalt GLUTs (for forkortelsen på engelsk av "Glucose Transporters").

De forskjellige GLUT-ene som er blitt karakterisert til dags dato er kodet av SLC2A-gener og viser markante forskjeller i aminosyresekvens, preferanse for substratene de har, og cellulær- og vevsfordeling.

GLUT2-funksjoner

GLUT2 mobiliserer glukose gjennom en transportmekanisme i en retning (uniport). Denne funksjonen blir også utført av GLUT1, den rikeste glukosetransportøren i praktisk talt alle pattedyrceller.

I motsetning til dette har den imidlertid en ekstrem lav affinitet for glukose, noe som betyr at den bare er i stand til å transportere det når konsentrasjonene av dette sukkeret har en tendens til å nå veldig høye verdier i det ekstracellulære miljøet.

Til tross for at den har en lav affinitet for glukose, har den en høy transportkapasitet, noe som innebærer at den kan transportere store mengder av denne heksosen med høy hastighet. Disse to egenskapene ser ut til å være relatert til rollen til denne transportøren når det gjelder å svare på subtile endringer i glukosekonsentrasjon.

Molekylære karakteriseringsstudier av denne transportøren har vist at den ikke har unik spesifisitet for glukose. Tvert imot er det i stand til å formidle passiv transport av fruktose, galaktose, mannose og glukosamin. Presentere lav affinitet for de tre første og høy affinitet for glukosamin.

Siden alle disse molekylene er sukker med seks karbonatomer, kan det betraktes som en heksosetransportør i stedet for en glukosetransportør.

GLUT2-struktur

GLUT2 har en peptidsekvens som er 55% identisk med den for transportøren med høy affinitet for glukose GLUT1.

Til tross for denne lave prosentandelen av likhet mellom sekvensene til begge transportører, har studier utført ved røntgenkrystallografi imidlertid vist at de har en lignende struktur.

Denne strukturen tilsvarer strukturen til et multifass transmembranprotein i α-helix. Det vil si at den krysser membranen flere ganger gjennom transmembransegmenter som har en a-helix-konfigurasjon.

Som i alle medlemmene i den viktigste superfamilien av tilretteleggere (Leger Uten Grenser), som den hører til, krysser 12 spiralformede segmenter membranen. Seks av disse omorganiserer seg romlig for å danne en hydrofil pore som sukker mobiliseres gjennom.

Det skal bemerkes at heksosebindingssetet er definert av orientering og pseudopsymmetri presentert av karboksyl- og aminoterminalendene av proteinet. Begge utsatt for den samme siden av membranen genererer et hulrom der arrangementet av de seks sukkeratomene blir gjenkjent, noe som letter deres forening.

En endring i strukturen til transportøren er relatert til mekanismen som brukes til å transportere sukker fra den ene siden av membranen til den andre. Denne strukturelle deformasjonen gjør det mulig å mobilisere bindingsstedet mot den cytoplasmatiske siden, hvor frigjøringen av molekylet som er transportert raskt skjer.

GLUT2-funksjoner

I tillegg til å formidle sekvestrering av glukose, mannose, galaktose og glukosamin i cellen, har en rekke fysiologiske funksjoner blitt tilskrevet uttrykket av denne transportøren i forskjellige celletyper.

Mange av disse funksjonene er blitt bestemt ved bruk av gentempresjonsteknikker. Det siste består i å forhindre ekspresjon av genet hvis funksjon skal studeres i cellene i et spesifikt vev eller i en fullstendig organisme.

I denne forstand har blokkering av uttrykk for GLUT2 hos mus avslørt at dette proteinet utgjør det viktigste middelet for glukosetransport i både nyre- og leverceller. I tillegg er transporten av galaktose og fruktose ikke relatert til generering av glukose fra disse sukkeret via glukoneogenese.

I tillegg er det vist at det utøver en regulerende rolle i forskjellige fysiologiske funksjoner, gitt at dens lave affinitet for glukose gjør det mulig å oppdage når konsentrasjonene av dette sukkeret er høye.

Roll av GLUT2 i opprettholdelse av cellehomeostase

Siden den oppfyller en kritisk funksjon i energiproduksjonen fra alle celler, spesielt nerveceller, må konsentrasjonen i blodet holdes nær en verdi på 5 mmol / l. Variasjoner i denne konsentrasjonen overvåkes alltid av regulatoriske proteiner gjennom "glukosedeteksjons" -mekanismer.

Disse mekanismene består av molekylære strategier som tillater en rask respons på plutselige variasjoner i glukosekonsentrasjon. I denne forstand gir uttrykket av GLUT2 i membranen til celler hvis funksjoner er aktivert av hyperglykemi en regulerende rolle.

Det har faktisk vist seg at insulinutskillelse av bukspyttkjertelceller utløses av deteksjon av glukose av GLUT2.

Insulinsekresjon av bukspyttkjertelceller utløses ved påvisning av glukose ved GLUT2. Av Joshua J Reed, fra Wikimedia Commons.

I tillegg formidler den den autonome nervekontrollen av fôring, termoregulering og funksjonen av bukspyttkjertelcellene stimulert ved glukosedeteksjon.

Når GLUT2-nivåene synker i nerveceller, genererer de et positivt signal for å utløse glukagon-sekresjon. Husker at glukagon er et hormon som fremmer glukoseproduksjon i leveren fra glykogenlagre.

referanser

1. Burcelin R, Thorens B. Bevis for at ekstrapancreatisk GLUT-avhengige glukosesensorer kontrollerer glukagonutskillelse. Diabetes. 2001; 50 (6): 1282-1289.
2. Kellett GL, Brot-Laroche E, Mace OJ, Leturque A. Sukkeropptak i tarmen: rollen som GLUT2. Annu Rev Nutr. 2008; 28: 35-54.
3. Lamy CM, Sanno H, Labouèbe G, Picard A, Magnan C, Chatton JY, Thorens B. Hypoglykemi-aktiverte GLUT2-nevroner i nucleus tractus solitaries stimulerer vagal aktivitet og glukagon-sekresjon. Cell Metab. 2014; 19 (3): 527-538.
4. Mueckler M, Thorens B. SLC2 (GLUT) -familien av membrantransporter. Mol Aspects Med. 2013; 34 (2-3): 121-38.
5. Tarussio D, Metref S, Seyer P, Mounien L, Vallois D, Magnan C, Foretz M, Thorens B. Nervøs glukosefølelse regulerer postnatal ß celleproliferasjon og glukosehomeostase. J Clin Invest. 2014; 124 (1): 413-424.
6. B. GLUT2 i bukspyttkjertelen og ekstra-bukspyttkjertelen glukodeteksjon (gjennomgang). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 265-273.
7. Thorens B, Mueckler M. Glukosetransportører i det 21. århundre. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2010; 298 (2): E141-E145.
8. Thorens B. GLUT2, glukosesensing og glukosehomeostase. Diabetology. 2015; 58 (2): 221-232.