GLUT 2: EGENSKABER, STRUKTUR, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

GLUT2 er en glukosetransportør med lav affinitet, der udtrykkes i membranerne i bugspytkirtel-, lever-, nyre- og tarmceller såvel som i astrocytter og tanicytter. Ud over at formidle glukosetransport er det også involveret i transporten af ​​fruktose, galactose og glucosamin; så mere end en glukosetransportør er det en hexosetransportør.

Det faktum, at det har en lav affinitet for glukose, tillader det at fungere som et sensingprotein for glukoseniveauer i blodet. Derfor deltager den i den regulatoriske kontrol af mange fysiologiske begivenheder, der reagerer på udsving i koncentrationen af ​​glukose i blodet.

Den lettede diffusionsglukosetransportør type 2 (GLUT2) ændrer dens konformation ved at mobilisere bindingsstedet for glukose fra den ydre side til den indre side af membranen (transporterprotein). Af LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], fra Wikimedia Commons.

Blandt de mange processer, det regulerer, skiller følgende sig ud: 1) frigivelse af insulin af pancreasceller stimuleret af høje koncentrationer af glukose; 2) glukagon-sekretion af hepatocytter til glukoseproduktion ved hypoglykæmi.

Letter transport af glukose ind i cellen

Cirka 75% af glukose, der kommer ind i cellen for at brænde stofskifteveje til energiproduktion, gør det gennem en passiv transportmekanisme, der er lettet af integrerede membranproteiner kaldet transportører.

Denne transportmekanisme er almindeligt kendt som lettet diffusion. Det kræver ikke et bidrag af energi, der skal udføres og gives til fordel for en koncentrationsgradient. Det vil sige fra et område med høj koncentration til et med lav koncentration.

Mindst 14 isoformer af glukoseforenklet diffusionstransportører, inklusive GLUT2, er hidtil identificeret. Alle af dem tilhører den vigtigste superfamilie af facilitatorer (MSF) og ved konsensus kaldet GLUTs (til forkortelsen på engelsk "Glucose Transporters").

De forskellige GLUT'er, der er blevet karakteriseret til dags dato, kodes af SLC2A-gener og udviser markante forskelle i aminosyresekvens, præference for de substrater, de bærer, og cellulær- og vævsfordeling.

GLUT2-funktioner

GLUT2 mobiliserer glukose gennem en transportmekanisme i en retning (uniport). Denne funktion udføres også af GLUT1, den mest rigelige glukosetransportør i praktisk talt alle pattedyrceller.

I modsætning til dette har det en ekstrem lav affinitet for glukose, hvilket betyder, at det kun er i stand til at transportere det, når koncentrationen af ​​dette sukker har en tendens til at nå meget høje værdier i det ekstracellulære miljø.

På trods af at den har en lav affinitet for glukose, har den en høj transportkapacitet, hvilket indebærer, at den kan transportere store mængder af denne hexose med høj hastighed. Disse to egenskaber ser ud til at være relateret til denne transporters rolle i at reagere på subtile ændringer i glukosekoncentration.

Molekylær karakteriseringsundersøgelser af denne transporter har vist, at den ikke har unik specificitet for glukose. Tværtimod er det i stand til at formidle den passive transport af fruktose, galactose, mannose og glucosamin. Præsentation af lav affinitet for de første tre og høj affinitet for glukosamin.

Da alle disse molekyler er sukkerarter med seks carbonatomer, kan det betragtes som en hexosetransportør snarere end en glukosetransportør.

GLUT2 struktur

GLUT2 har en peptidsekvens, der er 55% identisk med den for transporteren med høj affinitet for glukose GLUT1.

På trods af denne lave procentdel af lighed mellem sekvenserne for begge transportører har undersøgelser udført ved røntgenkrystallografi vist, at de har en lignende struktur.

Denne struktur svarer til strukturen for et multipass transmembranprotein i a-helix. Det vil sige, at den krydser membranen flere gange gennem transmembrane segmenter, der har en a-helix-konfiguration.

Som i alle medlemmer af den vigtigste superfamilie af facilitatorer (MSF), hvortil den hører, krydser 12 spiralformede segmenter membranen. Seks af disse arrangerer sig selv rumligt for at danne en hydrofil por, gennem hvilken sukker mobiliseres.

Det skal bemærkes, at hexosebindingsstedet er defineret ved orientering og pseudopsymmetri præsenteret af proteinets carboxyl- og aminoterminalender. Begge udsat for den samme side af membranen genererer et hulrum, hvor arrangementet af de seks sukkeratomer genkendes, hvilket letter deres forening.

En ændring i transportørens struktur er relateret til den mekanisme, den bruger til at transportere sukkerarter fra den ene side af membranen til den anden. Denne strukturelle deformation gør det muligt at mobilisere bindingsstedet mod den cytoplasmatiske side, hvor frigivelsen af ​​molekylet, der er blevet transporteret hurtigt sker.

GLUT2-funktioner

Ud over at formidle sekvestrering af glucose, mannose, galactose og glucosamin i cellen er adskillige fysiologiske funktioner tilskrevet ekspressionen af ​​denne transporter i forskellige celletyper.

Mange af disse funktioner er blevet bestemt under anvendelse af genundertrykkelsesteknikker. Sidstnævnte består i at forhindre ekspression af genet, hvis funktion skal undersøges i cellerne i et specifikt væv eller i en komplet organisme.

I denne forstand har blokering af ekspressionen af ​​GLUT2 i mus afsløret, at dette protein udgør det vigtigste middel til glukosetransport i både nyre- og leverceller. Derudover er transporten af ​​galactose og fruktose ikke relateret til dannelsen af ​​glukose fra disse sukkerarter via gluconeogenese.

Derudover er det vist, at det udøver en regulerende rolle i forskellige fysiologiske funktioner, da dens lave affinitet for glukose gør det muligt for detektering, når koncentrationen af ​​dette sukker er høj.

GLUT2's rolle i vedligeholdelsen af ​​cellehomeostase

Da det spiller en kritisk rolle i energiproduktionen fra alle celler, især nerveceller, skal dens koncentration i blodet holdes tæt på en værdi på 5 mmol / l. Variationer i denne koncentration overvåges altid af regulatoriske proteiner gennem "glukosedetektion" -mekanismer.

Disse mekanismer består af molekylære strategier, der tillader en hurtig reaktion på pludselige variationer i glukosekoncentration. I denne forstand giver ekspressionen af ​​GLUT2 i membranen af ​​celler, hvis funktioner aktiveres ved hyperglykæmi, det en regulerende rolle.

Faktisk er det vist, at insulinsekretion af pancreasceller udløses ved påvisning af glukose af GLUT2.

Insulinsekretion af pancreasceller udløses ved påvisning af glukose af GLUT2. Af Joshua J Reed fra Wikimedia Commons.

Derudover medierer den den autonome nervekontrol af fodring, termoregulering og funktionen af ​​pancreasceller stimuleret ved glukosedetektion.

Når GLUT2-niveauer falder i nerveceller genererer de et positivt signal til at udløse glukagon-sekretion. Husk, at glukagon er et hormon, der fremmer glukoseproduktion i leveren fra glykogenlagre.

Referencer

1. Burcelin R, Thorens B. Bevis for, at ekstrapancreatisk GLUT-afhængige glukosesensorer kontrollerer glukagon-sekretion. Diabetes. 2001; 50 (6): 1282-1289.
2. Kellett GL, Brot-Laroche E, Mace OJ, Leturque A. Sukkerabsorption i tarmen: GLUT2's rolle. Annu Rev Nutr. 2008; 28: 35-54.
3. Lamy CM, Sanno H, Labouèbe G, Picard A, Magnan C, Chatton JY, Thorens B. Hypoglykæmi-aktiverede GLUT2-neuroner i nucleus tractus solitaries stimulerer vagal aktivitet og glucagon-sekretion. Cell Metab. 2014, 19 (3): 527-538.
4. Mueckler M, Thorens B. SLC2 (GLUT) -familien af ​​membrantransportører. 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. Nervøs glukosefølelse regulerer postnatalt ß-celleproliferation og glukosehomeostase. J Clin Invest. 2014, 124 (1): 413-424.
6. B. GLUT2 ved pancreatisk og ekstra-pancreas gluko-detektion (gennemgang). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 265-273.
7. Thorens B, Mueckler M. Glukosetransportører i det 21. århundrede. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2010; 298 (2): E141-E145.
8. Thorens B. GLUT2, glukosefølelse og glukosehomeostase. Diabetologi. 2015; 58 (2): 221-232.