GLUT: FUNKTIONER, VIGTIGSTE GLUKOSETRANSPORTØRER - BIOLOGI - 2025

Den GLUT er en serie af transportører gate typen, i opgave at udføre den passive glucosetransport i cytosolen i en bred række af mammale celler.

De fleste GLUT'er, der er blevet identificeret til dato, er imidlertid ikke specifikke for glukose. Tværtimod er de i stand til at transportere forskellige sukkerarter, såsom mannose, galactose, fruktose og glucosamin, såvel som andre typer molekyler, såsom urater og mannositol.

Typisk struktur for en GLUT-glukosetransportør. Ved A2-33 fra Wikimedia Commons.

Mindst 14 GLUT'er er identificeret indtil videre. Alle af dem har fælles strukturelle egenskaber og adskiller sig både i vævsfordeling og i typen af ​​molekyle, den bærer. Derfor synes hver type at være tilpasset forskellige fysiologiske tilstande, hvor den udfylder en bestemt metabolisk rolle.

Mobilisering af glukose inden i celler

De fleste levende celler afhænger af den delvise eller totale oxidation af glukose for at få den nødvendige energi til at udføre deres vitale processer.

Indtrædelsen af ​​dette molekyle i cytosolen i cellen, hvor det metaboliseres, afhænger af hjælp af transporterproteiner, da det er stort og polært nok til at kunne krydse lipid-dobbeltlaget af sig selv.

I eukaryotiske celler er to hovedtyper af transportører involveret i mobiliseringen af ​​dette sukker blevet identificeret: Na + / glukosekotransportørerne (SGLT) og GLUT uniporters.

Førstnævnte bruger en sekundær aktiv transportmekanisme, hvor Na + cotransport tilvejebringer drivkraft til at udføre processen. Mens sidstnævnte udfører en lettere passiv bevægelse, er en mekanisme, der ikke kræver energi og er til fordel for koncentrationsgradienten af ​​sukker.

Transportmekanisme brugt af GLUT hexose transportører. Af Emma Dittmar - Eget arbejde, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

GLUT transportbånd

GLUT-transportører, for forkortelsen på engelsk for "Glucose Transporters", er en gruppe af porttypetransportører, der er ansvarlige for at udføre den passive transport af glukose fra det ekstracellulære medium til cytosol.

De hører til den store superfamilie af lettede diffusionstransportører (MSF), der består af et stort antal transportører, der er ansvarlige for at udføre transmembrantransporten af ​​en lang række små organiske molekyler.

Selvom deres navn ser ud til at indikere, at de kun transporterer glukose, har disse transportører forskellige specifikationer for forskellige monosaccharider med seks carbonatomer. Derfor er de mere end glucosetransportører hexosetransportører.

Til dato er mindst 14 GLUT'er identificeret, og deres placering ser ud til at være vævsspecifik hos pattedyr. Det vil sige, hver isoform udtrykkes i meget bestemte væv.

I hvert af disse væv varierer de kinetiske egenskaber for disse transportører markant. Sidstnævnte ser ud til at indikere, at hver af dem er designet til at imødekomme forskellige metaboliske behov.

Struktur

De 14 GLUT'er, der hidtil er blevet identificeret, har en række fælles strukturelle egenskaber.

Alle af dem er integrerede multipassmembranproteiner, det vil sige, de krydser lipid-dobbeltlaget flere gange gennem transmembransegmenter rige på hydrofobe aminosyrer.

Peptidsekvensen for disse transportører varierer mellem 490-500 aminosyrerester, og deres tredimensionelle kemiske struktur svarer til den, der er rapporteret for alle andre medlemmer af hovedfacilitatorens superfamilie (MSF).

Denne struktur er kendetegnet ved at præsentere 12 transmembrane segmenter i en a-helix-konfiguration og et stærkt glykosyleret ekstracellulært domæne, der afhængigt af typen af ​​GLUT, kan være placeret i den dannede tredje eller femte sløjfe.

Derudover orienteres proteinets amino- og carboxylterminer mod cytosol og udviser en vis grad af pseudosymmetri. Den måde, hvorpå disse ender er rumligt arrangeret, giver anledning til et åbent hulrum, der udgør bindingsstedet for glukose eller for ethvert andet monosaccharid, der skal transporteres.

I denne forstand er dannelsen af ​​den pore, gennem hvilken sukkeret passerer nedstrøms for bindingsstedet, defineret af et centralt arrangement af helixer 3, 5, 7 og 11. Alle disse har en høj densitet på polare rester, der letter dannelsen af ​​det indre hydrofile miljø i poren.

Klassifikation

GLUT'er er blevet klassificeret i tre store klasser baseret på graden af ​​lighed af peptidsekvensen såvel som placeringen af ​​det glycosylerede domæne.

GLUT'er, der hører til klasse I og II, begrænser det stærkt glycosylerede domæne til den første ekstracellulære sløjfe, der er lokaliseret mellem de første to transmembransegmenter. Mens det i klasse III er begrænset til den niende sløjfe.

I hver af disse klasser varierer procentdelene af homologi mellem peptidsekvenserne mellem 14 og 63% i mindre konserverede regioner og mellem 30 og 79% i stærkt konserverede regioner.

Klasse I består af transportører GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 og GLUT14. Klasse II for GLUT5, 7, 9 og 11. Og klasse III for GLUT6, 8, 10 og 12 og 13.

Det er vigtigt at nævne, at hver af disse transportører har forskellige placeringer, kinetiske egenskaber, substratspecificiteter og funktioner.

Hovedglukosetransportører og funktioner

GLUT1

Det udtrykkes hovedsageligt i erythrocytter, hjerneceller, placenta og nyre. Selvom dets hovedfunktion er at forsyne disse celler med de glukoseniveauer, der er nødvendige for at understøtte cellulær respiration, er det ansvarligt for transport af andre kulhydrater, såsom galactose, mannose og glucosamin.

GLUT2

Selv om det er meget specifikt for glukose, har GLUT2 en højere affinitet for glucosamin. Imidlertid er det også i stand til at transportere fruktose, galactose og mannose til cytosol fra lever-, bugspytkirtel- og nyreceller i tyndtarmenepitel.

GLUT3

Selv om det har en høj affinitet for glukose, binder og transporterer GLUT3 også galactose, mannose, maltose, xylose og dehydroascorbinsyre med lavere affinitet.

Det udtrykkes hovedsageligt i embryonale celler, så det opretholder den kontinuerlige transport af disse sukkerarter fra morkagen til alle fosterets celler. Derudover er det blevet påvist i muskel- og testikelceller.

GLUT4

Det har en høj affinitet for glukose og udtrykkes kun i insulinfølsomme væv. Derfor er det forbundet med glukosetransport stimuleret af dette hormon.

GLUT8

Det transporterer både glukose og fruktose til det indre af lever-, nerve-, hjerte-, tarm- og fedtceller.

GLUT9

Ud over at transportere glukose og fructose har det en høj affinitet for urater, hvorfor det medierer deres absorption i nyreceller. Det har imidlertid vist sig, at det også er udtrykt i leukocytter og celler i tyndtarmen.

GLUT12

I skeletmuskler translokeres denne transporter til plasmamembranen som respons på insulin, og virker således som reaktionsmekanismer på dette hormon. Dets ekspression er også bestemt i celler i prostata, placenta, nyre, hjerne og brystkirtler.

GLUT13

Det udfører den specifikke koblede transport af myoinositol og brint. Dermed bidrager det til at sænke cerebrospinalvæskets pH til værdier tæt på 5,0 af nerveceller, der udgør cerebellum, hypothalamus, hippocampus og hjernestam.

Referencer

1. Augustin R. Kritisk gennemgang. Proteinfamilien for glukosetransportfasilitatorer: Det handler ikke kun om glukose. IUBMB Life. 2010; 62 (5): 315-33.
2. Bell GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S. Molekylærbiologi hos pattedyrsglukosetransportører. Diabetespleje. 1990; 13 (3): 198-208.
3. Castrejón V, Carbó R, Martínez M. Molekylære mekanismer involveret i glukosetransport. REB. 2007; 26 (2): 49-57.
4. Joost HG, Thorens B. Den udvidede GLUT-familie med sukker / polyoltransportfacilitatorer: nomenklatur, sekvensegenskaber og potentielle funktion af de nye medlemmer (gennemgang). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 247-56.
5. Kinnamon SC, Finger TE. En smag til ATP: neurotransmission i smagsløgene. Neurosci i forreste celle. 2013; 7: 264.
6. Scheepers A, Schmidt S, Manolescu A, Cheeseman CI, Bell A, Zahn C, Joost HG, Schürmann A. Karakterisering af det humane SLC2A11 (GLUT11) -gen: alternativ promotorbrug, funktion, ekspression og subcellulær distribution af tre isoformer og mangel på ortholog fra musen. Mol Membr Biol. 2005; 22 (4): 339-51.
7. Schürmann A. Indblik i de “ulige” hexosetransportører GLUT3, GLUT5 og GLUT7. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2008; 295 (2): E225-6.
8. Thorens B, Mueckler M. Glukosetransportører i det 21. århundrede. 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. Glut1-mangelsyndrom og erythrocytglukoseoptagelsesassay. Ann Neurol. 2011; 70 (6): 996-1005.