GLUT 2: ZNAČILNOSTI, STRUKTURA, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

GLUT2 je transporter glukoze z nizko afiniteto, ki se izraža v membranah celic trebušne slinavke, jeter, ledvic in črevesja, pa tudi v astrocitih in tanicitih. Poleg posredovanja transporta glukoze sodeluje tudi pri prevozu fruktoze, galaktoze in glukozamina; tako da je bolj kot transporter glukoze to transporter heksote.

Dejstvo, da ima nizko afiniteto do glukoze, omogoča, da deluje kot občutljiv protein za raven glukoze v krvi. Zato sodeluje pri regulativnem nadzoru številnih fizioloških dogodkov, ki se odzivajo na nihanja koncentracije glukoze v krvi.

Olajšani difuzijski transporter glukoze tip 2 (GLUT2) spremeni svojo konformacijo z mobilizacijo mesta vezave glukoze z zunanje strani na notranjo stran membrane (transporterjev protein). Avtor: LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], iz Wikimedia Commons.

Med številnimi postopki, ki jih ureja, izstopajo: 1) sproščanje insulina v celicah trebušne slinavke, ki jih spodbujajo visoke koncentracije glukoze; 2) izločanje glukagona s hepatociti za proizvodnjo glukoze pri hipoglikemiji.

Olajšan transport glukoze v celico

Približno 75% glukoze, ki vstopi v celico, da porabi metabolične poti za proizvodnjo energije, to stori s pasivnim transportnim mehanizmom, ki ga omogočajo integralni membranski proteini, imenovani transporterji.

Ta transportni mehanizem je splošno znan kot olajšana difuzija. Za to ni potreben prispevek energije in je izražen v korist koncentracijskega gradienta. To je od območja visoke koncentracije do območja z nizko koncentracijo.

Do danes je bilo ugotovljenih najmanj 14 izoform difuzijskih transporterjev, ki olajšajo glukozo, vključno z GLUT2. Vsi sodijo v glavno družino posrednikov (MSF) in soglasno imenovani GLUT (za kratico v angleščini "Glucose Transporters").

Različni GLUT-ji, ki so bili do zdaj značilni, so kodirani z geni SLC2A in kažejo izrazite razlike v zaporedju aminokislin, prednostim substratov, ki jih nosijo, ter celični in tkivni porazdelitvi.

GLUT2 funkcije

GLUT2 mobilizira glukozo skozi transportni mehanizem v eno smer (uniport). To funkcijo opravlja tudi GLUT1, najpogostejši transporter glukoze v praktično vseh celicah sesalcev.

Vendar ima za razliko od tega izjemno nizko afiniteto do glukoze, kar pomeni, da jo je sposoben prevažati le, kadar koncentracije tega sladkorja dosežejo zelo visoke vrednosti v zunajceličnem okolju.

Kljub nizki afiniteti do glukoze ima visoko transportno zmogljivost, kar pomeni, da lahko prevaža velike količine te heksoze z veliko hitrostjo. Zdi se, da sta ti dve značilnosti povezani z vlogo tega transporterja pri odzivanju na subtilne spremembe koncentracije glukoze.

Študije molekulske karakterizacije tega transporterja so pokazale, da nima edinstvene specifičnosti glukoze. Nasprotno, lahko posreduje pri pasivnem transportu fruktoze, galaktoze, manoze in glukozamina. Predstavlja nizko afiniteto za prve tri in visoko afiniteto za glukozamin.

Ker so vse te molekule sladkorji s šestimi atomi ogljika, ga lahko štejemo za prenašalca heksoze in ne za prevoz glukoze.

GLUT2 struktura

GLUT2 ima peptidno zaporedje 55% enako zaporedju transportera visoke afinitete za glukozo GLUT1.

Kljub temu nizkemu odstotku podobnosti med sekvencama obeh transporterjev pa so študije z rentgensko kristalografijo pokazale, da imajo podobno strukturo.

Ta struktura ustreza strukturi večpasovnega transmembranskega proteina v α-vijačnici. To pomeni, da večkrat prečka membrano skozi transmembranske segmente, ki imajo α-vijačno konfiguracijo.

Kot v vseh članih glavne super družine moderatorjev (MSF), ki ji pripada, tudi 12 spiralnih segmentov prečka membrano. Šest teh se prostorsko preuredi, da tvorijo hidrofilne pore, skozi katere se mobilizirajo sladkorji.

Upoštevati je treba, da je mesto vezave heksote določeno z orientacijo in psevdopsimetrijo, ki jo predstavljata karboksilni in amino terminalni konec proteina. Oba, ki sta izpostavljena na isti strani membrane, tvorita votlino, v kateri je prepoznana razporeditev šestih atomov sladkorja, kar olajša njihovo združevanje.

Sprememba strukture transporterja je povezana z mehanizmom, ki ga uporablja za prevoz sladkorjev z ene strani membrane na drugo. Ta strukturna deformacija omogoča mobilizacijo vezivnega mesta proti citoplazemski strani, kjer se hitro sprosti molekula, ki je bila transportirana.

GLUT2 funkcije

Poleg posredovanja sekvestracije glukoze, manoze, galaktoze in glukozamina v celici so številnim fiziološkim funkcijam pripisane izražanja tega prenašalca v različnih vrstah celic.

Mnoge od teh funkcij so bile določene z uporabo tehnik za zatiranje genov. Slednje sestavljajo preprečevanje izražanja gena, katerega funkcijo je treba preučiti v celicah določenega tkiva ali celotnega organizma.

V tem smislu je blokada izražanja GLUT2 pri miših pokazala, da je ta protein glavno sredstvo prenosa glukoze v ledvičnih in jetrnih celicah. Poleg tega transport galaktoze in fruktoze ni povezan s tvorbo glukoze iz teh sladkorjev s pomočjo glukoneogeneze.

Poleg tega je bilo dokazano, da ima regulativno vlogo pri različnih fizioloških funkcijah, saj njegova nizka afiniteta do glukoze omogoča zaznavanje, kdaj so koncentracije tega sladkorja visoke.

Vloga GLUT2 pri vzdrževanju celične homeostaze

Ker izpolnjuje kritično funkcijo pri pridobivanju energije vseh celic, zlasti živčnih celic, mora biti njegova koncentracija v krvi blizu vrednosti 5 mmol / l. Odstopanja v tej koncentraciji vedno spremljajo regulativni proteini z mehanizmi "zaznavanja glukoze".

Ti mehanizmi so sestavljeni iz molekulskih strategij, ki omogočajo hiter odziv na nenadne spremembe koncentracije glukoze. V tem smislu izražanje GLUT2 v membrani celic, katerih funkcije se aktivirajo s hiperglikemijo, ji pripisuje regulativno vlogo.

Pravzaprav se je pokazalo, da izločanje insulina s celicami trebušne slinavke sproži odkrivanje glukoze s pomočjo GLUT2.

Izločanje insulina v celicah trebušne slinavke sproži odkrivanje glukoze s pomočjo GLUT2. Avtor Joshua J Reed, iz Wikimedia Commons.

Poleg tega posreduje avtonomni živčni nadzor hranjenja, termoregulacije in delovanja celic trebušne slinavke, ki jih spodbuja odkrivanje glukoze.

Ko se nivoji GLUT2 v živčnih celicah zmanjšajo, ustvarijo pozitiven signal, da sprožijo izločanje glukagona. Ne pozabite, da je glukagon hormon, ki spodbuja proizvodnjo glukoze v jetrih iz zalog glikogena.

Reference

1. Burcelin R, Thorens B. Dokazi, da glukozni senzorji, odvisni od zunaj trebušne slinavke, nadzorujejo izločanje glukagona. Sladkorna bolezen. 2001; 50 (6): 1282-1289.
2. Kellett GL, Brot-Laroche E, Mace OJ, Leturque A. Absorpcija sladkorja v črevesju: vloga GLUT2. Annu Rev Nutr. 2008; 28: 35–54.
3. Lamy CM, Sanno H, Labouèbe G, Picard A, Magnan C, Chatton JY, Thorens B. Nevroni GLUT2, aktivirani s hipoglikemijo, nevroni jedrnega trakta jedra stimulirajo vagalno aktivnost in izločanje glukagona. Celični metab. 2014; 19 (3): 527–538.
4. Mueckler M, Thorens B. Družina membranskih prevoznikov SLC2 (GLUT). 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. Zaznavanje živčne glukoze uravnava poporodno proliferacijo β celic in homeostazo glukoze. J Clin Invest. 2014; 124 (1): 413–424.
6. B. GLUT2 pri odkrivanju glukoze trebušne slinavke in zunaj trebušne slinavke (pregled). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 265–273.
7. Thorens B, Mueckler M. Prevozniki glukoze v 21. stoletju. Am J Physiol Endokrinol Metab. 2010; 298 (2): E141-E145.
8. Thorens B. GLUT2, zaznavanje glukoze in homeostaza glukoze. Diabetologija. 2015; 58 (2): 221–232.