GLUT1: EGENSKABER, STRUKTUR, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

GLUT1 er et transmembranprotein, der er ansvarligt for at lette den passive transport af glukose over plasmamembranen, fra det ekstracellulære rum ind i cellen.

Ud over glukose er det vist, at det også kan mobilisere andre seks kulstofsukkere, såsom galactose, glucosamin og mannose. Til gengæld tillader det optagelse og transport af C-vitamin ind i celler, der ikke er i stand til at producere det.

Krystallstruktur af glukosetransportøren GLUT1. Ved A2-33 fra Wikimedia Commons.

Da alle molekyler, der transporteres af GLUT1, er involveret i energiproduktionsveje i cellen, spiller ekspressionen af ​​denne transporter en meget vigtig metabolisk rolle.

Faktisk resulterer mutationer, der ændrer eller afskaffer ekspressionen af ​​en funktionel GLUT1, udseendet af adskillige sygdomme, der er forbundet med langsom neurologisk udvikling og begrænset hjernevækst.

Glukosetransport i celler og GLUT1-transportører

Glukose er den foretrukne kulstof- og energikilde for de fleste celler, der udgør livets træ. Da den ikke er lille nok og hydrofob til at krydse cellemembraner i sig selv, kræver dens transport ind i cellen hjælp fra transporterproteiner.

To specifikke transporterformidlede transportmekanismer er blevet foreslået for dette sukker. Den ene reagerer på et passivt transportsystem (lettet diffusion) og det andet på et aktivt transportsystem.

Den første kræver ikke energi, der skal udføres og forekommer gennem en koncentrationsgradient, det vil sige fra et sted med høj glukosekoncentration til en, hvor koncentrationen er lavere.

Aktiv glukosetransport udføres af transportører, der får energi fra natriumion-samtransport.

I modsætning hertil udføres den lettede (passive) diffusion af glukose af en familie af porttypetransportører kaldet GLUT (til forkortelsen på engelsk "Glucose Transporters"), familie, som GLUT1 hører til. Disse binder glukose på ydersiden af ​​cellen og transporterer den til cytosol. Mindst 5 af dem er identificeret, og deres fordeling synes at være forskellig i forskellige pattedyrs væv.

GLUT1-funktioner

Transportmekanisme anvendt af glukosetransportøren GLUT1. Af Emma Dittmar - Eget arbejde, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

GLUT1 er en uniporter glukosetransportør, det vil sige i stand til at udføre transporten af ​​glukose i kun en retning, fra uden for cellen til cytosol.

Det hører til den faciliterede diffusion transporter (MSF) superfamily, som er bredt fordelt i mange forskellige organismer. Det deltager også i transmembrantransporten af ​​et stort antal små organiske molekyler.

Dens peptidsekvens på 492 aminosyrer er meget konserveret i de forskellige organismer, hvor de er blevet identificeret, hvilket ikke er vanskeligt at tro, da brugen af ​​glukose til energiproduktion udgør centrum for det metabolske træ i træet.

GLUT 1 struktur

GLUT1 er et integreret multipassmembranprotein, der består af 492 aminosyrerester. Denne type integreret membranprotein er kendetegnet ved at krydse lipid-dobbeltlaget flere gange.

Den tredimensionelle kemiske struktur af proteiner bestemmes generelt gennem røntgenkrystallografi.Den sidstnævnte er en teknik, der i vid udstrækning anvendes af biokemikere til at rekonstruere en strukturel model ved anvendelse af rene krystaller af det protein, der skal undersøges.

I stærkt konserverede proteiner som GLUT1 kan bestemmelse af proteinstrukturen i en enkelt organisme være tilstrækkelig. Det er af denne grund, at forskere indtil videre har bestemt GLUT1-krystalstrukturen af ​​E3229-mutanten.

Som i alle andre medlemmer af den store facilitator superfamily (MSF) er strukturen af ​​GLUT1 repræsenteret af 12 transmembrane helices.

I GLUT1 E3229 er peptidets amino- og carboxylterminal desuden pseudosymmetriske og orienteret mod cytosol. Arrangementet af disse ender skaber en lomme eller et hulrum, der er åbent inde i cellen, og som udgør bindingsstedet for glukose.

En ændring i strukturen af ​​GLUT1 bestemmer transporten af ​​glukose ind i cellen

Da glukose generelt transporteres udefra til indersiden af ​​cellen, skaber fundet, at bindingsstedet for dette sukker er orienteret mod cytosol, en vis forvirring.

Imidlertid finder denne forvirring en løsning i resultaterne af biokemiske undersøgelser, der antyder, at der sker en ændring i formen af ​​proteinet, hvilket tillader, at glukosebindingsstedet først udsættes på den ene side af membranen og derefter på den anden.

Dette betyder ikke, at proteinet roterer gennem membranen, men snarere at binding af sukker introducerer ændringen på en måde, som ligesom en port udsætter glukosen for det indre.

GLUT 1 Funktioner

Da GLUT1 er en konstitutiv ekspressionstransporter, det vil sige, at den altid udtrykkes i de fleste pattedyrceller, er de funktioner, den udfører, afgørende for disse celler. Faktisk udtrykkes det i næsten alle væv i fosteret netop fordi der er behov for en høj energiforsyning i udviklingsfasen for at sikre vækst.

Imidlertid mindskes dens ekspression efter fødslen i nogle væv, såsom leveren, hvor ekspressionen af ​​andre isoformer som GLUT4 nu øges.

For erytrocytter er det af grundlæggende betydning, da sidstnævnte udelukkende afhænger af glukose for energi, da de mangler mitokondrier. Det er dog stadig ansvarlig for optagelsen af ​​glukose for at understøtte respiration i andre celletyper.

Da GLUT1 når en høj koncentration i de vaskulære endotelceller i mange organer og væv, er en af ​​dens funktioner at transportere glukose fra blodet.

Transporten af ​​andre hexoser, såsom mannose, galactose og glucosamin med GLUT1, sætter ikke spørgsmålstegn ved dets direkte forhold til energimetabolisme, da ATP kan genereres fra alle disse hexoser.

Endvidere har optagelse og transport af C-vitamin ind i celler, der ikke er i stand til at syntetisere det, også været en af ​​funktionerne rapporteret for denne allestedsnærværende receptor.

Referencer

1. Chen LY, Phelix CF. Ekstracellulær port af glukosetransport gennem GLUT 1. Biochem Biophys Res Commun. 2019; 511 (3): 573-578.
2. Cunningham P, Naftalin RJ. overvejelser af afvigende temperaturfølsom glukosetransport via glukosetransportmangelmutanten (GLUT1DS) T295M til transportmodeller med alternativ adgang og fast sted. J Membr Biol. 2013; 246 (6): 495-511.
3. Deng D, Xu C, Sun P, Wu J, Yan C, Hu M, Yan N. Krystallstruktur af den menneskelige glukosetransportør GLUT1. Natur. 2014, 510 (7503): 121-125.
4. Deng D, Yan N. Krystallisation og strukturel bestemmelse af humane glukosetransportører GLUT1 og GLUT3. Metoder Mol Biol. 2018; 1713: 15-29.
5. Fu X, Zhang G, Liu R, Wei J, Zhang-Negrerie D, Jian X, Gao Q. Mekanisk undersøgelse af human glukosetransport Medieret af GLUT1. J Chem Inf Model. 2016 56 (3): 517-526.
6. Mueckler M, Makepeace C. Analyse af transmembrane segment 8 i GLUT1-glukosetransportøren ved hjælp af cysteinscannende mutagenese og substitueret cysteintilgængelighed. J Biol Chem. 2004; 279 (11): 10494-10499.
7. Philip L. Kapitel 13 - Membrantransport. The Membranes of Cells (Tredje udgave). 2016, s. 335-378.
8. Simmons R. Celle Glukosetransport og Glukosehåndtering under foster- og neonatal udvikling. Foster og neonatal fysiologi (femte udgave). 2017 1 s. 428-435.