GLUT: FUNKSJONER, VIKTIGSTE GLUKOSETRANSPORTØRER - BIOLOGI - 2026

Den GLUT er en serie transportører porttypen, i ansvaret for å utføre den passive glukosetransport inn i cytosolen til en rekke forskjellige pattedyrceller.

Imidlertid er de fleste GLUT-er som hittil er identifisert ikke spesifikke for glukose. Tvert imot, de er i stand til å transportere forskjellige sukkerarter som mannose, galaktose, fruktose og glukosamin, så vel som andre typer molekyler som urater og mannositol.

Typisk struktur for en GLUT-glukosetransportør. Av A2-33, fra Wikimedia Commons.

Minst 14 GLUT-er er hittil identifisert. Alle av dem har felles strukturelle egenskaper og skiller seg både i vevsfordeling og i typen molekyl det bærer. Derfor ser det ut til at hver type er tilpasset forskjellige fysiologiske forhold der den oppfyller en bestemt metabolsk rolle.

Mobilisering av glukose i celler

De fleste levende celler er avhengige av delvis eller total oksidasjon av glukose for å oppnå den energien som er nødvendig for å utføre de viktige prosessene.

Inntreden av dette molekylet i cytosolen til cellen, der den metaboliseres, avhenger av hjelp av transporterproteiner, siden det er stort og polart nok til å kunne krysse lipid-dobbeltlaget av seg selv.

I eukaryote celler er to hovedtyper av transportører involvert i mobiliseringen av dette sukkeret blitt identifisert: Na + / glukosekotransportørene (SGLT) og GLUT uniporters.

Førstnevnte bruker en sekundær aktiv transportmekanisme, der Na + cotransport gir motivasjonsenergi for å utføre prosessen. Mens sistnevnte utfører en forenklet passiv bevegelse, er en mekanisme som ikke krever energi og er til fordel for konsentrasjonsgradienten til sukker.

Transportmekanisme brukt av GLUT-sekskantetransportører. Av Emma Dittmar - Eget arbeid, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

GLUT transportbånd

GLUT-transportører, for forkortelsen på engelsk for "Glucose Transporters", er en gruppe porttype transportører som er ansvarlige for å utføre passiv transport av glukose fra det ekstracellulære mediet til cytosol.

De tilhører den store superfamilien til tilrettelagte diffusjonstransportører (Leger Uten Grenser), som består av et stort antall transportører som er ansvarlige for å utføre transmembrantransporten av en lang rekke små organiske molekyler.

Selv om navnet ser ut til å indikere at de bare transporterer glukose, har disse transportørene forskjellige spesifikasjoner for forskjellige monosakkarider med seks karbonatomer. Derfor er de mer enn glukosetransportere heksosetransportører.

Til dags dato er minst 14 GLUT-er identifisert, og deres beliggenhet ser ut til å være vevspesifikk hos pattedyr. Det vil si at hver isoform uttrykkes i veldig spesielle vev.

I hvert av disse vevene varierer de kinetiske egenskapene til disse transportørene markant. Det siste ser ut til å indikere at hver av dem er designet for å svare på forskjellige metabolske behov.

Struktur

De 14 GLUT-ene som hittil er identifisert har en serie felles strukturelle egenskaper.

Alle av dem er integrerte flerfassige membranproteiner, det vil si at de krysser lipid-dobbeltlaget flere ganger gjennom transmembransegmenter rike på hydrofobe aminosyrer.

Peptidsekvensen til disse transportørene varierer mellom 490-500 aminosyrerester og deres tredimensjonale kjemiske struktur er lik den som er rapportert for alle andre medlemmer av hovedfasilitatorens superfamilie (MSF).

Denne strukturen er kjennetegnet ved å presentere 12 transmembransegmenter i en a-helix-konfigurasjon og et sterkt glykosylert ekstracellulært domene som, avhengig av typen GLUT, kan være lokalisert i den tredje eller femte sløyfe dannet.

I tillegg er amino- og karboksylterminene til proteinet orientert mot cytosol og utviser en viss grad av pseudosymmetri. Måten disse endene er romlig anordnet på, gir opphav til et åpent hulrom som utgjør bindingsstedet for glukose eller for hvilket som helst annet monosakkarid som skal transporteres.

I denne forstand er dannelsen av porene som sukkeret passerer nedstrøms for bindingsstedet, definert av et sentralt arrangement av helikser 3, 5, 7 og 11. Alle disse har en høy tetthet på polare rester som letter dannelsen av det indre hydrofile miljøet i porene.

Klassifisering

GLUTer er blitt klassifisert i tre store klasser basert på graden av likhet mellom peptidsekvensen, så vel som plasseringen av det glykosylerte domene.

GLUTer som tilhører klasse I og II begrenser det sterkt glykosylerte domenet til den første ekstracellulære sløyfen lokalisert mellom de to første transmembransegmentene. Mens det i klasse III er begrenset til den niende sløyfen.

I hver av disse klassene varierer prosentandelen av homologi mellom peptidsekvensene mellom 14 og 63% i mindre konserverte regioner og mellom 30 og 79% i sterkt konserverte regioner.

Klasse I består av transportører GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 og GLUT14. Klasse II for GLUT5, 7, 9 og 11. Og klasse III for GLUT6, 8, 10 og 12 og 13.

Det er viktig å nevne at hver av disse transportørene har forskjellige lokasjoner, kinetiske egenskaper, underlagspesifisiteter og funksjoner.

Hovedglukosetransportører og funksjoner

GLUT1

Det kommer til uttrykk hovedsakelig i erytrocytter, hjerneceller, morkake og nyre. Selv om hovedfunksjonen er å gi disse cellene de glukosenivåene som er nødvendige for å støtte cellulær respirasjon, er det ansvarlig for transport av andre karbohydrater som galaktose, mannose og glukosamin.

GLUT2

Selv om det er svært spesifikt for glukose, har GLUT2 en høyere affinitet for glukosamin. Imidlertid er den også i stand til å transportere fruktose, galaktose og mannose til cytosol fra lever-, bukspyttkjertel- og nyreceller i tynntarmsepitel.

GLUT3

Selv om det har en høy affinitet for glukose, binder og transporterer GLUT3 også galaktose, mannose, maltose, xylose og dehydroaskorbinsyre med lavere affinitet.

Det kommer hovedsakelig til uttrykk i embryonale celler, så det opprettholder kontinuerlig transport av disse sukkeret fra morkaken til alle fosterets celler. I tillegg er det blitt påvist i muskel- og testikkelceller.

GLUT4

Det har en høy affinitet for glukose og kommer kun til uttrykk i insulinfølsomme vev. Derfor er det assosiert med glukosetransport stimulert av dette hormonet.

GLUT8

Den transporterer både glukose og fruktose til det indre av lever, nerve, hjerte, tarm og fettceller.

GLUT9

I tillegg til å transportere glukose og fruktose, har den en høy affinitet for urater, og det er grunnen til at det formidler deres absorpsjon i nyreceller. Det har imidlertid vist seg å uttrykkes også i leukocytter og celler i tynntarmen.

GLUT12

I skjelettmuskulaturen blir denne transporteren translokert til plasmamembranen som respons på insulin, og virker således som responsmekanismer på dette hormonet. Uttrykket er også bestemt i celler i prostata, morkake, nyre, hjerne og brystkjertler.

GLUT13

Den utfører den spesifikke koblede transporten av myoinositol og hydrogen. Med dette bidrar det til å senke pH i cerebrospinalvæsken til verdier nær 5,0 av nerveceller som utgjør lillehjernen, hypothalamus, hippocampus og hjernestammen.

referanser

1. Augustin R. Kritisk gjennomgang. Proteinfamilien til glukosetransportfasilitatorer: Det handler ikke bare om glukose i det hele tatt. IUBMB Livet. 2010; 62 (5): 315-33.
2. Bell GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S. Molekylærbiologi fra glukosetransportører fra pattedyr. Diabetesomsorg. 1990; 13 (3): 198-208.
3. Castrejón V, Carbó R, Martínez M. Molekylære mekanismer involvert i glukosetransport. REB. 2007; 26 (2): 49-57.
4. Joost HG, Thorens B. Den utvidede GLUT-familien til sukker / polyoltransportfasilitatorer: nomenklatur, sekvensegenskaper og potensielle funksjoner for de nye medlemmene (gjennomgang). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 247-56.
5. Kinnamon SC, Finger TE. En smak for ATP: nevrotransmisjon i smaksløkene. Front Cell Neurosci. 2013; 7: 264.
6. Scheepers A, Schmidt S, Manolescu A, Cheeseman CI, Bell A, Zahn C, Joost HG, Schürmann A. Karakterisering av det humane SLC2A11 (GLUT11) genet: alternativ promoterbruk, funksjon, uttrykk og subcellulær distribusjon av tre isoformer, og mangel på museortolog. Mol Membr Biol. 2005; 22 (4): 339-51.
7. Schürmann A. Innsyn i de "rare" sekskantetransportørene GLUT3, GLUT5 og GLUT7. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2008; 295 (2): E225-6.
8. Thorens B, Mueckler M. Glukosetransportører i det 21. århundre. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2010; 298 (2): E141-145.
9. Yang H, Wang D, Engelstad K, Bagay L, Wei Y, Rotstein M, Aggarwal V, Levy B, Ma L, Chung WK, De Vivo DC. Glut1-mangelsyndrom og erytrocytt glukoseopptakstest. Ann Neurol. 2011; 70 (6): 996-1005.