GLUT: ФУНКЦИИ, ОСНОВНИ ПРЕНОСИТЕЛИ НА ГЛЮКОЗА - БИОЛОГИЯ - 2025

В GLUT са серия от тип конвейери порта, в такса за провеждане на пасивен глюкоза транспорт в цитозола на голямо разнообразие от клетки на бозайници.

Въпреки това, повечето GLUT, които са идентифицирани до този момент, не са специфични за глюкозата. Напротив, те са способни да транспортират различни захари като маноза, галактоза, фруктоза и глюкозамин, както и други видове молекули като урати и манозитол.

Типична структура на преносител на глюкоза GLUT. От A2-33, от Wikimedia Commons.

Към днешна дата са идентифицирани поне 14 GLUT. Всички те имат общи структурни характеристики и се различават както в разпределението на тъканите, така и от вида на молекулата, която носи. Следователно, всеки вид изглежда е адаптиран към различни физиологични условия, когато изпълнява определена метаболитна роля.

Мобилизиране на глюкозата в клетките

Повечето живи клетки зависят от частичното или пълно окисляване на глюкозата, за да получат енергията, необходима за осъществяване на жизнените им процеси.

Влизането на тази молекула в цитозола на клетката, където се метаболизира, зависи от помощта на транспортиращите протеини, тъй като е достатъчно голяма и полярна, за да може сам да пресече липидния двуслой.

В еукариотните клетки са идентифицирани два основни типа превозвачи, участващи в мобилизирането на тази захар: Na + / глюкозни котранспортери (SGLT) и GLUTT вносители.

Първите използват вторичен активен транспортен механизъм, където котранспортът Na + осигурява мотивната енергия за осъществяване на процеса. Докато последните извършват улеснено пасивно движение, механизъм, който не изисква енергия и е в полза на концентрационния градиент на захарта.

Транспортен механизъм, използван от GLUT хексозни транспортери. От Ема Дитмар - Собствена работа, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

GLUT конвейери

GLUT транспортери, за съкращението на английски за "Glucose Transports", са група от транспортери тип порта, отговорни за извършването на пасивния транспорт на глюкоза от извънклетъчната среда към цитозола.

Те принадлежат към голямото семейство на улеснени дифузионни транспортери (MSF), съставено от голям брой транспортери, отговорни за извършване на трансмембранен транспорт на голямо разнообразие от малки органични молекули.

Въпреки че името им показва, че те транспортират само глюкоза, тези преносители имат различни специфики за различни монозахариди с шест въглеродни атома. Следователно, повече от превозвачите на глюкоза, те са преносители на хексоза.

Към днешна дата са идентифицирани поне 14 GLUTs и изглежда, че тяхното местоположение е тъканно специфично при бозайниците. Тоест всяка изоформа се изразява в много конкретни тъкани.

Във всяка от тези тъкани кинетичните характеристики на тези преносители се различават значително. Последното изглежда показва, че всеки от тях е създаден да отговори на различни метаболитни нужди.

структура

14-те GLUT, които са идентифицирани до момента, имат редица общи структурни характеристики.

Всички те са интегрални мултипас-мембранни протеини, тоест те пресичат липидния двуслоен многократно през трансмембранни сегменти, богати на хидрофобни аминокиселини.

Пептидната последователност на тези преносители варира между 490-500 аминокиселинни остатъци и тяхната триизмерна химическа структура е подобна на тази, докладвана за всички останали членове на основния фамилитарен суперсемейство (MSF).

Тази структура се характеризира с представяне на 12 трансмембранни сегмента в α-спирална конфигурация и силно гликозилиран извънклетъчен домейн, който в зависимост от вида на GLUT може да бъде разположен в третия или петия контур.

Освен това, амино и карбоксил термини на протеина са ориентирани към цитозола и проявяват известна степен на псевдосиметрия. Начинът, по който тези краища са разположени пространствено, води до отворена кухина, която представлява свързващото място за глюкоза или за друг монозахарид, който трябва да бъде транспортиран.

В този смисъл образуването на порите, през които захарта преминава по течението на мястото на свързване, се определя от централно разположение на спирали 3, 5, 7 и 11. Всички те имат висока плътност на полярни остатъци, които улесняват образуването на вътрешната хидрофилна среда на порите.

класификация

GLUTs са класифицирани в три големи класа въз основа на степента на сходство на пептидната последователност, както и позицията на гликозилирания домейн.

GLUTs, принадлежащи към класове I и II, ограничават силно гликозилирания домен до първия извънклетъчен контур, разположен между първите два трансмембранни сегмента. Докато в клас III е ограничен до деветия цикъл.

Във всеки от тези класове процентът на хомология между пептидните последователности варира между 14 и 63% в по-слабо запазените региони и между 30 и 79% в силно запазените региони.

Клас I е съставен от превозвачи GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 и GLUT14. Клас II за GLUT5, 7, 9 и 11. И клас III за GLUT6, 8, 10 и 12 и 13.

Важно е да се спомене, че всеки от тези транспортьори има различни места, кинетични характеристики, особености и функции на субстрата.

Основни преносители на глюкоза и функции

GLUT1

Изразява се главно в еритроцитите, мозъчните клетки, плацентата и бъбреците. Въпреки че основната му функция е да осигурява на тези клетки нивата на глюкоза, необходими за поддържане на клетъчното дишане, той е отговорен за транспортирането на други въглехидрати като галактоза, маноза и глюкозамин.

GLUT 2

Въпреки че е силно специфичен за глюкозата, GLUT2 има по-висок афинитет към глюкозамин. Въпреки това, той също е в състояние да транспортира фруктоза, галактоза и маноза до цитозола на чернодробните, панкреатичните и бъбречните клетки на тънките черва епител.

GLUT3

Въпреки че има висок афинитет към глюкозата, GLUT3 също така свързва и транспортира галактоза, маноза, малтоза, ксилоза и дехидроаскорбинова киселина с по-нисък афинитет.

Експресира се главно в ембрионални клетки, така че поддържа непрекъснатия транспорт на тези захари от плацентата до всички клетки на плода. В допълнение, той е открит в клетките на мускулите и тестисите.

GLUT4

Той има висок афинитет към глюкозата и се изразява само в чувствителни към инсулин тъкани. Следователно той е свързан с транспорта на глюкоза, стимулиран от този хормон.

GLUT8

Той транспортира както глюкоза, така и фруктоза до вътрешността на черния дроб, нервите, сърцето, червата и мастните клетки.

GLUT9

Освен че транспортира глюкоза и фруктоза, той има висок афинитет към урати, поради което посредничи в абсорбцията им в бъбречните клетки. Установено е обаче, че се експресира и в левкоцити и в клетките на тънките черва.

GLUT12

В скелетните мускули този транспортер се премества в плазмената мембрана в отговор на инсулин, като по този начин действа в механизмите за отговор на този хормон. Експресията му също е определена в клетки на простатата, плацентата, бъбреците, мозъка и млечните жлези.

GLUT13

Той осъществява специфичния свързан транспорт на миоинозитол и водород. С това допринася за понижаване на pH на цереброспиналната течност до стойности, близки до 5,0 от нервните клетки, които съставляват мозъчния мозък, хипоталамуса, хипокампуса и мозъчния ствол.

Препратки

1. Августин Р. Критичен преглед. Семейството на протеини на фасилитаторите за транспортиране на глюкоза: В крайна сметка не става въпрос само за глюкозата. IUBMB живот. 2010; 62 (5): 315-33.
2. Bell GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S. Молекулярна биология на преносители на глюкоза при бозайници. Грижа за диабет. 1990; 13 (3): 198-208.
3. Castrejón V, Carbó R, Martínez M. Молекулярни механизми, участващи в транспорта на глюкоза. РЕБ. 2007; 26 (2): 49-57.
4. Joost HG, Thorens B. Разширеното семейство GLUT на фасилитаторите на транспорт на захар / полиол: номенклатура, характеристики на последователността и потенциална функция на новите му членове (преглед). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 247-56.
5. Kinnamon SC, Finger TE. Вкус към ATP: невротрансмисия във вкусови рецептори. Невроци на предните клетки. 2013; 7: 264.
6. Scheepers A, Schmidt S, Manolescu A, Cheeseman CI, Bell A, Zahn C, Joost HG, Schürmann A. Характеристика на човешкия ген SLC2A11 (GLUT11): алтернативно използване на промотор, функция, експресия и субклетъчно разпределение на три изоформи и липса на ортолог на мишката. Mol Membr Biol. 2005; 22 (4): 339-51.
7. Schürmann A. Вникване в „странните“ хексозни транспортери GLUT3, GLUT5 и GLUT7. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2008; 295 (2): E225-6.
8. Thorens B, Mueckler M. Превозвачи на глюкоза през 21 век. 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. Синдром на дефицит на Glut1 и анализ на усвояването на глюкозата в еритроцитите. Ан Неврол. 2011; 70 (6): 996-1005.