GLUT 2: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

GLUT2 е глюкозен транспортер с нисък афинитет, който се експресира в мембраните на клетките на панкреаса, черния дроб, бъбреците и червата, както и в астроцитите и таницитите. В допълнение към пренасянето на глюкозен транспорт, той участва и в транспорта на фруктоза, галактоза и глюкозамин; така че повече от преносител на глюкоза, това е хексозен транспортер.

Фактът, че има нисък афинитет към глюкозата, му позволява да действа като чувствителен протеин за нивата на глюкоза в кръвта. Следователно той участва в регулаторния контрол на много физиологични събития, които реагират на колебанията в концентрацията на глюкоза в кръвта.

Улесненият дифузионен глюкозен транспортер тип 2 (GLUT2) променя своята конформация чрез мобилизиране на мястото за свързване на глюкоза от външната страна към вътрешната страна на мембраната (транспортен протеин). От LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], от Wikimedia Commons.

Сред многото процеси, които той регулира, се открояват следните: 1) освобождаването на инсулин от клетките на панкреаса, стимулирани от високи концентрации на глюкоза; 2) глюкагонова секреция от хепатоцити за производство на глюкоза при хипогликемия.

Улеснен транспорт на глюкоза в клетката

Приблизително 75% от глюкозата, която влиза в клетката, за да захранва метаболитните пътища за производство на енергия, става чрез пасивен транспортен механизъм, улеснен от интегрални мембранни протеини, наречени транспортери.

Този транспортен механизъм е широко известен като улеснена дифузия. Той не изисква принос на енергия, за да бъде извършен и се дава в полза на градиент на концентрация. Тоест от зона с висока концентрация до зона с ниска концентрация.

Към днешна дата са идентифицирани най-малко 14 изоформи на глюкозно улеснени дифузионни транспортери, включително GLUT2. Всички те принадлежат към основната суперсемейство на фасилитаторите (MSF) и по консенсус се наричат ​​GLUT (за съкращението на английски от "Glucose Transports").

Различните GLUT, които са били характеризирани до момента, са кодирани от SLC2A гени и проявяват подчертани разлики в последователността на аминокиселини, предпочитание за субстратите, които носят, и клетъчното и тъканното разпределение.

GLUT2 функции

GLUT2 мобилизира глюкозата чрез транспортен механизъм в една посока (uniport). Тази функция се изпълнява и от GLUT1, най-разпространеният глюкозен преносител на практика във всички клетки на бозайници.

Въпреки това, за разлика от това, той има изключително нисък афинитет към глюкозата, което означава, че той е способен да го транспортира само когато концентрациите на тази захар са склонни да достигнат много високи стойности в извънклетъчната среда.

Въпреки че има нисък афинитет към глюкозата, тя има висок транспортен капацитет, което означава, че може да транспортира големи количества от тази хексоза с висока скорост. Изглежда, че тези две характеристики са свързани с ролята на този транспортер в отговор на фините промени в концентрацията на глюкоза.

Изследванията за молекулярна характеристика на този транспортер показват, че той няма уникална специфичност за глюкозата. Напротив, той е в състояние да посредничи в пасивния транспорт на фруктоза, галактоза, маноза и глюкозамин. Представяне на нисък афинитет за първите три и висок афинитет към глюкозамин.

Тъй като всички тези молекули са захари с шест въглеродни атома, това може да се счита за преносител на хексоза, а не за преносител на глюкоза.

GLUT2 структура

GLUT2 има пептидна последователност 55% идентична на тази на преносителя с висок афинитет за глюкоза GLUT1.

Въпреки това, въпреки този нисък процент на сходство между последователностите на двата транспортера, проучванията, проведени чрез рентгенова кристалография, показват, че те имат подобна структура.

Тази структура съответства на структурата на многопроходния трансмембранен протеин в α-спирала. Тоест, той пресича мембраната многократно през трансмембранни сегменти, които имат α-спирална конфигурация.

Както във всички членове на основната супер фамилия фасилитатори (MSF), към която принадлежи, 12 спирални сегмента преминават през мембраната. Шест от тях се пренареждат пространствено, за да образуват хидрофилна пора, през която се мобилизират захарите.

Трябва да се отбележи, че мястото на свързване на хексоза се определя от ориентацията и псевдопсиметрията, представени от карбоксилните и аминотерминалните краища на протеина. И двете, изложени на една и съща страна на мембраната, създават кухина, в която разположението на шестте захарни атома се разпознава, улеснява тяхното съединяване.

Промяната в структурата на транспортера е свързана с механизма, използван от него за транспортиране на захарите от едната страна на мембраната до другата. Тази структурна деформация позволява да се мобилизира мястото на свързване към цитоплазмената страна, където бързо се осъществява освобождаването на транспортираната молекула.

GLUT2 функции

В допълнение към медиирането на секвестрацията на глюкоза, маноза, галактоза и глюкозамин в клетката, многобройните физиологични функции се приписват на експресията на този транспортер в различни типове клетки.

Много от тези функции са определени с помощта на техники за генна супресия. Последните се състоят в предотвратяване на експресията на гена, чиято функция е да се изследва в клетките на определена тъкан или на цялостен организъм.

В този смисъл блокирането на експресията на GLUT2 при мишки разкри, че този протеин представлява основно средство за транспорт на глюкоза както в клетките на бъбреците, така и в черния дроб. В допълнение, транспортът на галактоза и фруктоза не е свързан с генерирането на глюкоза от тези захари чрез глюконеогенеза.

Освен това е доказано, че той упражнява регулаторна роля в различни физиологични функции, като се има предвид, че ниският му афинитет към глюкозата му позволява да открива кога концентрациите на тази захар са високи.

Роля на GLUT2 в поддържането на клетъчната хомеостаза

Тъй като той изпълнява критична функция при генерирането на енергия от всички клетки, особено от нервните клетки, концентрацията му в кръвта трябва да се поддържа близо до стойност 5 mmol / l. Отклоненията в тази концентрация винаги се наблюдават от регулаторните протеини чрез механизми за „откриване на глюкоза“.

Тези механизми се състоят от молекулярни стратегии, които позволяват бърза реакция на внезапни промени в концентрацията на глюкоза. В този смисъл експресията на GLUT2 в мембраната на клетките, чиито функции се активират от хипергликемия, му придава регулаторна роля.

Всъщност е доказано, че секрецията на инсулин от клетките на панкреаса се задейства чрез откриване на глюкоза чрез GLUT2.

Секрецията на инсулин от клетките на панкреаса се задейства чрез откриване на глюкоза чрез GLUT2. От Джошуа Дж Рийд от Wikimedia Commons.

Освен това, той опосредства автономния нервен контрол на храненето, терморегулацията и функционирането на клетките на панкреаса, стимулирани от откриването на глюкоза.

Когато нивата на GLUT2 намаляват в нервните клетки, те генерират положителен сигнал за задействане на глюкагоновата секреция. Помнете, че глюкагонът е хормон, който насърчава производството на глюкоза от черния дроб от запасите на гликоген.

Препратки

1. Burcelin R, Thorens B. Доказателство, че извънпанкреатичните GLUT зависими глюкозни сензори контролират секрецията на глюкагон. Диабет. 2001; 50 (6): 1282-1289.
2. Kellett GL, Brot-Laroche E, Mace OJ, Leturque A. Абсорбция на захар в червата: ролята на GLUT2. Annu Rev Nutr. 2008; 28: 35-54.
3. Lamy CM, Sanno H, Labouèbe G, Picard A, Magnan C, Chatton JY, Thorens B. Невроните на GLUT2, активирани от хипогликемия, на солитарите на нуклеусния тракт стимулира вагусната активност и секрецията на глюкагон. Cell Metab. 2014; 19 (3): 527-538.
4. Mueckler M, Thorens B. Семейство мембранни транспортери на 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. Изследването на нервната глюкоза регулира следродната β клетъчна пролиферация и глюкозна хомеостаза. J Clin Invest. 2014; 124 (1): 413-424.
6. B. GLUT2 при панкреатична и извънпанкреатична глюко-детекция (преглед). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 265-273.
7. Thorens B, Mueckler M. Превозвачи на глюкоза през 21 век. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2010; 298 (2): E141-E145.
8. Thorens B. GLUT2, чувствителност към глюкоза и хомеостаза на глюкозата. Диабетологична. 2015; 58 (2): 221-232.