GLUT1: EGENSKAPER, STRUKTUR, FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

GLUT1 er et transmembranprotein som er ansvarlig for å lette passiv transport av glukose over plasmamembranen, fra det ekstracellulære rommet inn i cellen.

I tillegg til glukose, er det vist at det også kan mobilisere andre seks karbon-sukkerarter som galaktose, glukosamin og mannose. I sin tur tillater det opptak og transport av C-vitamin til celler som ikke er i stand til å produsere det.

Krystallstruktur av glukosetransportøren GLUT1. Av A2-33, fra Wikimedia Commons.

Siden alle molekylene som transporteres av GLUT1 er involvert i energiproduksjonsveiene i cellen, spiller uttrykket til denne transportøren en veldig viktig metabolsk rolle.

Faktisk resulterer mutasjoner som endrer eller opphever uttrykket av en funksjonell GLUT1 i utseendet til mange sykdommer assosiert med langsom nevrologisk utvikling og begrenset hjernevekst.

Glukosetransport i celler og GLUT1-transportører

Glukose er den foretrukne karbon- og energikilden for de fleste celler som utgjør livets tre. Siden den ikke er liten nok og hydrofob til å krysse cellemembraner av seg selv, krever transporten til cellen hjelp av transportørproteiner.

To spesifikke transporter-medierte transportmekanismer er foreslått for dette sukkeret. En av dem reagerer på et passivt transportsystem (forenklet diffusjon) og den andre på et aktivt transportsystem.

Den første krever ikke energi for å bli utført og skjer gjennom en konsentrasjonsgradient, det vil si fra et sted med høy glukosekonsentrasjon til en der konsentrasjonen er lavere.

Aktiv glukosetransport utføres av transportører som henter energi fra natriumion-samtransport.

I motsetning til dette blir den tilrettelagte (passive) diffusjonen av glukose utført av en familie av porttype transportører kalt GLUT (for forkortelsen på engelsk av “Glucose Transporters”), familie som GLUT1 tilhører. Disse binder glukose på utsiden av cellen og transporterer den til cytosol. Minst 5 av dem er identifisert, og deres distribusjon ser ut til å være forskjellig i forskjellige pattedyrvev.

GLUT1 Funksjoner

Transportmekanisme ansatt av glukosetransportøren GLUT1. Av Emma Dittmar - Eget arbeid, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

GLUT1 er en uniporter glukosetransportør, det vil si i stand til å utføre transporten av glukose i bare en retning, fra utenfor cellen til cytosol.

Det tilhører den tilrettelagte diffusjonstransportøren (MSF) superfamilien, som er vidt distribuert i mange forskjellige organismer. Den deltar også i transmembrantransporten av et stort antall små organiske molekyler.

Peptidsekvensen på 492 aminosyrer er sterkt bevart i de forskjellige organismer der den er identifisert, noe som ikke er vanskelig å tro på grunn av at bruk av glukose til energiproduksjon utgjør sentrum av det metabolske treet.

GLUT 1 struktur

GLUT1 er et integrert flerfassig membranprotein som består av 492 aminosyrerester. Denne typen integrert membranprotein kjennetegnes ved å krysse lipid-dobbeltlaget flere ganger.

Den tredimensjonale kjemiske strukturen til proteiner bestemmes generelt gjennom røntgenkrystallografi.Den siste er en teknikk som er mye brukt av biokjemikere for å rekonstruere en strukturell modell ved bruk av rene krystaller av proteinet som skal studeres.

I sterkt konserverte proteiner som GLUT1 kan det være tilstrekkelig å bestemme proteinstrukturen til en enkelt organisme. Det er av denne grunnen at forskere så langt har bestemt GLUT1-krystallstrukturen til E3229-mutanten.

Som i alle andre medlemmer av hovedfasilitatorens superfamilie (Leger Uten Grenser) er strukturen til GLUT1 representert av 12 transmembrane helikser.

I tillegg, i GLUT1 E3229, er amino- og karboksylterminale ender av peptidet pseudo-symmetriske og er orientert mot cytosol. Arrangementet av disse endene genererer en lomme eller et hulrom som er åpent inne i cellen og som utgjør bindingsstedet for glukose.

En endring i strukturen til GLUT1 bestemmer transporten av glukose inn i cellen

Siden glukose generelt transporteres fra utsiden til innsiden av cellen, gir funnet at bindingsstedet for dette sukkeret er orientert mot cytosol generert en viss forvirring.

Imidlertid finner denne forvirringen en løsning i resultatene fra biokjemiske undersøkelser som antyder at det skjer en endring i formen av proteinet, slik at glukosebindingsstedet kan bli eksponert først på den ene siden av membranen og deretter på den andre.

Dette betyr ikke at proteinet roterer gjennom membranen, men at bindingen av sukkeret introduserer endringen på en måte som, som en port, utsetter glukosen for det indre.

GLUT 1 Funksjoner

Siden GLUT1 er en konstitutiv ekspresjonstransportør, det vil si at den alltid kommer til uttrykk i de fleste pattedyrceller, er funksjonene den utfører vitale for disse cellene. Faktisk kommer det til uttrykk i nesten alle vev av fosteret nettopp fordi det er nødvendig med høy tilførsel av energi i utviklingsfasene for å sikre vekst.

Imidlertid reduseres uttrykket etter fødselen i noen vev som leveren, der uttrykket av andre isoformer som GLUT4 nå økes.

For erytrocytter er det av grunnleggende betydning, siden sistnevnte utelukkende er avhengig av glukose for energi siden de mangler mitokondrier. Imidlertid er det fortsatt ansvarlig for opptak av glukose for å støtte respirasjon i andre celletyper.

Siden GLUT1 når en høy konsentrasjon i de vaskulære endotelceller i mange organer og vev, er en av funksjonene å føre glukose fra blodet.

Transporten av andre heksoser som mannose, galaktose og glukosamin med GLUT1 stiller ikke spørsmål ved dens direkte forhold til energimetabolismen, siden ATP kan genereres fra alle disse heksosene.

Videre har opptak og transport av C-vitamin til celler som ikke er i stand til å syntetisere det, også vært en av funksjonene som er rapportert for denne allestedsnærværende reseptoren.

referanser

1. Chen LY, Phelix CF. Ekstracellulær gating av glukosetransport gjennom GLUT 1. Biochem Biophys Res Commun. 2019; 511 (3): 573-578.
2. Cunningham P, Naftalin RJ. mplikasjoner av avvikende temperaturfølsom glukosetransport via glukosetransportmangel-mutant (GLUT1DS) T295M for alternativtilgang og fastmontert transportmodell. J Membr Biol. 2013; 246 (6): 495-511.
3. Deng D, Xu C, Sun P, Wu J, Yan C, Hu M, Yan N. Krystallstruktur av den menneskelige glukosetransportøren GLUT1. Natur. 2014; 510 (7503): 121-125.
4. Deng D, Yan N. Krystallisering og strukturell bestemmelse av menneskelige glukosetransportører GLUT1 og GLUT3. Metoder Mol Biol. 2018; 1713: 15-29.
5. Fu X, Zhang G, Liu R, Wei J, Zhang-Negrerie D, Jian X, Gao Q. Mechanistic Study of Human Glucose Transport Mediert av GLUT1. J Chem Inf-modell. 2016; 56 (3): 517-526.
6. Mueckler M, Makepeace C. Analyse av transmembrane segment 8 i GLUT1 glukosetransportøren ved cysteinscanning mutagenese og substituert cysteintilgjengelighet. J Biol Chem. 2004; 279 (11): 10494-10499.
7. Philip L. Kapittel 13 - Membrantransport. The Membranes of Cells (Tredje utgave). 2016, s. 335-378.
8. Simmons R. Cell Glukosetransport og glukosehåndtering under foster- og nyfødtutvikling. Fetal og neonatal fysiologi (femte utgave). 2017; 1 s 428-435.