GLUT: FUNKCIJE, GLAVNI TRANSPORTERJI GLUKOZE - BIOLOGIJA - 2026

GLUT so niz tipa transporterji vrat, pri zadolžen za izvajanje pasivni transport glukoze v citosol različnih sesalskih celic.

Vendar večina GLUT-jev, ki so bili do zdaj ugotovljeni, ni specifična za glukozo. Nasprotno so sposobni prenašati različne sladkorje, kot so manoza, galaktoza, fruktoza in glukozamin, pa tudi druge vrste molekul, kot sta urat in mannositol.

Tipična struktura transporta glukoze GLUT. Avtor A2-33, iz Wikimedia Commons.

Do danes je bilo ugotovljenih najmanj 14 GLUT-ov. Vsi imajo skupne strukturne značilnosti in se razlikujejo tako po porazdelitvi tkiva kot po vrsti molekule, ki jo nosi. Zato se zdi, da je vsaka vrsta prilagojena različnim fiziološkim razmeram, kadar izpolnjuje določeno presnovno vlogo.

Mobilizacija glukoze v celicah

Večina živih celic je odvisna od delne ali popolne oksidacije glukoze, da pridobijo energijo, potrebno za izvajanje svojih vitalnih procesov.

Vstop te molekule v citosol celice, kjer se presnavlja, je odvisen od pomoči beljakovin transporterjev, saj je dovolj velik in polarn, da lahko sam prečka lipidni dvoplast.

V evkariontskih celicah sta bili ugotovljeni dve glavni vrsti prenašalcev, ki sodelujejo pri mobilizaciji tega sladkorja: kotransporterji Na + / glukoze (SGLT) in uniporti GLUT.

Prvi uporabljajo sekundarni aktivni transportni mehanizem, kjer naftni prevoz Na + zagotavlja motivacijsko energijo za izvajanje postopka. Medtem ko slednji izvajajo olajšano pasivno gibanje, mehanizem, ki ne potrebuje energije in je naklonjen koncentracijskemu gradientu sladkorja.

Transportni mehanizem, ki ga uporabljajo GLUT transporterji heksoze. Avtorica Emma Dittmar - Lastno delo, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Transporterji GLUT

GLUT transporterji, v angleščini kratica za "Glucose Transporter", so skupina prevoznikov vrat, ki so odgovorni za izvajanje pasivnega prevoza glukoze iz zunajceličnega medija v citosol.

Spadajo v veliko naddružino olajšanih difuzijskih prenašalcev (MSF), sestavljeno iz velikega števila prevoznikov, ki so odgovorni za izvajanje transmembranskega prevoza najrazličnejših majhnih organskih molekul.

Čeprav se zdi, da njihovo ime nakazuje, da prevažajo samo glukozo, imajo ti prevozniki različne značilnosti za različne monosaharide s šestimi atomi ogljika. Zato so bolj kot prenašalci glukoze to prevozniki heksoze.

Do danes je bilo ugotovljenih najmanj 14 GLUT-ov in njihova lokacija je pri sesalcih značilna za tkivo. To pomeni, da se vsaka izoforma izrazi v zelo določenih tkivih.

V vsakem od teh tkiv se kinetične lastnosti teh transporterjev izrazito razlikujejo. Zdi se, da slednje kaže, da je vsak od njih zasnovan tako, da se odziva na različne presnovne potrebe.

Struktura

Do sedaj identificiranih 14 GLUT-ov ima vrsto skupnih strukturnih značilnosti.

Vsi ti so integralni proteini z več membranskimi membranami, to pomeni, da večkrat prečkajo lipidni dvosloj skozi transmembranske segmente, bogate s hidrofobnimi aminokislinami.

Peptidno zaporedje teh prenašalcev se giblje med 490-500 aminokislinskih ostankov, njihova tridimenzionalna kemijska struktura pa je podobna tistemu, ki so ga poročali pri vseh drugih članih velikega družinskega združenja (MSF).

Za to strukturo je značilno, da predstavlja 12 transmembranskih segmentov v α-vijačni konfiguraciji in visoko glikozilirano zunajcelično območje, ki se lahko, odvisno od vrste GLUT, nahaja v oblikovani tretji ali peti zanki.

Poleg tega sta amino in karboksilni terminini proteina usmerjena proti citosolu in imata določeno stopnjo psevdosimetrije. Način prostorsko razporejenih teh koncev povzroči odprto votlino, ki tvori vezno mesto za glukozo ali kateri koli drug monosaharid, ki se prevaža.

V tem smislu je tvorjenje pore, skozi katero sladkor prehaja nizvodno od mesta vezave, določeno s centralno postavitvijo vijačnic 3, 5, 7 in 11. Vsi ti imajo visoko gostoto polarni ostanki, ki olajšajo nastajanje notranjega hidrofilnega okolja pore.

Razvrstitev

GLUT-ji so bili razvrščeni v tri velike razrede glede na stopnjo podobnosti peptidnega zaporedja in na položaju glikozilirane domene.

GLUT-ji iz razredov I in II omejujejo visoko glikozilirano domeno na prvo zunajtelesno zanko, ki se nahaja med prvima dvema transmembranskimi segmenti. Medtem ko je v razredu III omejen na deveto zanko.

V vsakem od teh razredov se odstotki homologije med peptidnimi sekvencami gibljejo med 14 in 63% v manj ohranjenih regijah in med 30 in 79% v visoko ohranjenih regijah.

Razred I sestavljajo prevozniki GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 in GLUT14. Razred II za GLUT5, 7, 9 in 11. In razred III za GLUT6, 8, 10 in 12 in 13.

Pomembno je omeniti, da ima vsak od teh prevoznikov različne lokacije, kinetične lastnosti, posebnosti in funkcije podlage.

Glavni transporterji in funkcije glukoze

GLUT1

Izraža se predvsem v eritrocitih, možganskih celicah, posteljici in ledvicah. Čeprav je njegova glavna funkcija zagotoviti tem celicam ravni glukoze, potrebne za podporo celičnemu dihanju, je odgovoren za prevoz drugih ogljikovih hidratov, kot so galaktoza, manoza in glukozamin.

GLUT2

Čeprav je zelo specifičen za glukozo, ima GLUT2 večjo afiniteto do glukozamina. Vendar pa je sposoben prevažati fruktozo, galaktozo in manozo do citosola jetrnih, trebušne slinavke in ledvic celic epitelija tankega črevesa.

GLUT3

Čeprav ima visoko afiniteto za glukozo, GLUT3 tudi veže in prenaša galaktozo, manozo, maltozo, ksilozo in dehidroaskorbinsko kislino z nižjo afiniteto.

Izraža se predvsem v embrionalnih celicah, zato ohranja neprekinjen transport teh sladkorjev iz posteljice v vse celice ploda. Poleg tega so ga zaznali v mišicah in testisnih celicah.

GLUT4

Ima visoko afiniteto za glukozo in se izraža samo v tkivih, občutljivih na inzulin. Zato je povezan s transportom glukoze, ki ga stimulira ta hormon.

GLUT8

Prenaša tako glukozo kot fruktozo v notranjost celic jeter, živcev, srca, črevesja in maščob.

GLUT9

Poleg tega, da prevaža glukozo in fruktozo, ima visoko afiniteto do uratov, zato posreduje njihovo absorpcijo v ledvičnih celicah. Vendar pa je bilo ugotovljeno, da se izraža tudi v levkocitih in celicah tankega črevesa.

GLUT12

V skeletnih mišicah se ta transporter nahaja v plazemski membrani kot odgovor na inzulin in tako deluje v odzivnih mehanizmih na ta hormon. Izraženo je tudi v celicah prostate, posteljice, ledvic, možganov in mlečnih žlez.

GLUT13

Izvaja specifično sklopljen transport mioinozitola in vodika. S tem prispeva k znižanju pH vrednosti cerebrospinalne tekočine na vrednosti blizu 5,0 z živčnimi celicami, ki sestavljajo možgan, hipotalamus, hipokampus in možgansko steblo.

Reference

1. Avstrijski R. Kritični pregled. Družina beljakovin olajševalcev transporta glukoze: Konec koncev ne gre samo za glukozo. IUBMB življenje. 2010; 62 (5): 315–33.
2. Bell GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S. Molekularna biologija transporterjev glukoze sesalcev. Nega sladkorne bolezni. 1990; 13 (3): 198–208.
3. Castrejón V, Carbó R, Martínez M. Molekularni mehanizmi, ki sodelujejo pri transportu glukoze. REB. 2007; 26 (2): 49–57.
4. Joost HG, Thorens B. Razširjena družina GLUT olajševalcev prevoza sladkorja / poliola: nomenklatura, značilnosti zaporedja in potencialna funkcija njegovih novih članov (pregled). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 247–56.
5. Kinnamon SC, Finger TE. Okus po ATP: nevrotransmisija v okusnih brsti. Prednji celični nevrosci. 2013; 7: 264.
6. Scheepers A, Schmidt S, Manolescu A, Cheeseman CI, Bell A, Zahn C, Joost HG, Schürmann A. Karakterizacija človeškega gena SLC2A11 (GLUT11): alternativna uporaba promotorja, funkcija, izražanje in podcelična porazdelitev treh izoform in pomanjkanje miškega ortologa. Mol Membr Biol. 2005; 22 (4): 339–51.
7. Schürmann A. Vpogled v "čudne" transporterje heksote GLUT3, GLUT5 in GLUT7. Am J Physiol Endokrinol Metab. 2008; 295 (2): E225-6.
8. Thorens B, Mueckler M. Prevozniki glukoze v 21. stoletju. Am J Physiol Endokrinol 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. Sindrom pomanjkanja Glut1 in test zaužitja glukoze v eritrocitu. Ann Neurol. 2011; 70 (6): 996-1005.