GLUT: FUNKCIE, HLAVNÉ TRANSPORTÉRY GLUKÓZY - BIOLÓGIE - 2025

GLUT sú série typu dopravníky brány, v dôvere vykonávaní pasívny transport glukózy do cytosolu najrôznejších cicavčích buniek.

Avšak väčšina GLUT, ktoré boli doteraz identifikované, nie je špecifická pre glukózu. Naopak, sú schopné prepravovať rôzne cukry, ako je manóza, galaktóza, fruktóza a glukozamín, ako aj iné typy molekúl, ako sú uráty a mannositol.

Typická štruktúra glukózového transportéra GLUT. Podľa A2-33, z Wikimedia Commons.

K dnešnému dňu bolo identifikovaných najmenej 14 GLUT. Všetky majú spoločné štruktúrne vlastnosti a líšia sa distribúciou tkanív aj typom molekúl, ktoré obsahuje. Preto sa zdá, že každý typ je prispôsobený rôznym fyziologickým podmienkam, keď plní určitú metabolickú úlohu.

Mobilizácia glukózy v bunkách

Väčšina živých buniek závisí od čiastočnej alebo úplnej oxidácie glukózy, aby sa získala energia potrebná na vykonávanie ich životných procesov.

Vstup tejto molekuly do cytosolu bunky, kde je metabolizovaný, závisí od pomoci transportných proteínov, pretože je dostatočne veľký a polárny, aby sám prešiel lipidovou dvojvrstvou.

V eukaryotických bunkách boli identifikované dva hlavné typy transportérov, ktoré sa podieľajú na mobilizácii tohto cukru: ko + transportéry Na + / glukózy (SGLT) a GLUT.

Prvý z nich používa mechanizmus sekundárneho aktívneho transportu, kde korporácia Na + poskytuje hnaciu energiu na vykonanie procesu. Zatiaľ čo posledne menovaný vykonáva uľahčený pasívny pohyb, mechanizmus, ktorý nevyžaduje energiu a podporuje koncentračný gradient cukru.

Transportný mechanizmus používaný hexózovými transportérmi GLUT. Autor: Emma Dittmar - Vlastná práca, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Dopravníky GLUT

GLUT transportéry, pre skratku v angličtine pre "glukózové transportéry", sú skupinou transportérov typu gate zodpovedných za vykonávanie pasívneho transportu glukózy z extracelulárneho média do cytosolu.

Patrí k veľkej superrodine uľahčených difúznych transportérov (MSF), pozostávajúcich z veľkého počtu transportérov zodpovedných za vykonávanie transmembránového transportu veľkého množstva malých organických molekúl.

Aj keď sa zdá, že ich názov naznačuje, že transportujú iba glukózu, tieto transportéry majú rôzne špecifiká pre rôzne monosacharidy so šiestimi atómami uhlíka. Preto sú viac ako glukózové transportéry hexózové transportéry.

K dnešnému dňu bolo identifikovaných najmenej 14 GLUT a ich umiestnenie sa javí ako tkanivo špecifické u cicavcov. To znamená, že každá izoforma je exprimovaná vo veľmi konkrétnych tkanivách.

V každom z týchto tkanív sa kinetické vlastnosti týchto transportérov výrazne líšia. Zdá sa, že to naznačuje, že každá z nich je navrhnutá tak, aby reagovala na rôzne metabolické potreby.

štruktúra

14 GLUT, ktoré boli doteraz identifikované, má rad spoločných štruktúrnych charakteristík.

Všetky z nich sú integrálnymi proteínmi s viacnásobnou membránou, to znamená, že krížia lipidovú dvojvrstvu viackrát cez transmembránové segmenty bohaté na hydrofóbne aminokyseliny.

Peptidová sekvencia týchto transportérov sa pohybuje medzi 490 až 500 aminokyselinovými zvyškami a ich trojrozmerná chemická štruktúra je podobná sekvencii uvádzanej pre všetkých ostatných členov nadrodiny hlavných facilitátorov (MSF).

Táto štruktúra sa vyznačuje tým, že predstavuje 12 transmembránových segmentov v a-helixovej konfigurácii a vysoko glykozylovanú extracelulárnu doménu, ktorá sa môže v závislosti od typu GLUT nachádzať v tretej alebo piatej vytvorenej slučke.

Aminové a karboxylové konce proteínu sú navyše orientované k cytosolu a vykazujú určitý stupeň pseudosymetrie. Spôsob, akým sú tieto konce priestorovo usporiadané, vedie k otvorenej dutine, ktorá predstavuje väzobné miesto pre glukózu alebo akýkoľvek iný monosacharid, ktorý má byť transportovaný.

V tomto zmysle je tvorba pórov, ktorými cukor prechádza za väzobným miestom, definovaná centrálnym usporiadaním skrutkovíc 3, 5, 7 a 11. Všetky z nich majú vysokú hustotu polárne zvyšky, ktoré uľahčujú tvorbu vnútorného hydrofilného prostredia pórov.

klasifikácia

GLUT boli klasifikované do troch veľkých tried na základe stupňa podobnosti peptidovej sekvencie, ako aj polohy glykozylovanej domény.

GLUT patriace do tried I a II obmedzujú vysoko glykozylovanú doménu na prvú extracelulárnu slučku umiestnenú medzi prvými dvoma transmembránovými segmentmi. Zatiaľ čo v triede III je obmedzený na deviatu slučku.

V každej z týchto tried sa percento homológie medzi peptidovými sekvenciami mení medzi 14 a 63% v menej konzervovaných oblastiach a medzi 30 a 79% vo vysoko konzervovaných oblastiach.

Trieda I sa skladá z transportérov GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 a GLUT14. Trieda II pre GLUT5, 7, 9 a 11. A trieda III pre GLUT6, 8, 10 a 12 a 13.

Je dôležité uviesť, že každý z týchto transportérov má odlišné umiestnenie, kinetické charakteristiky, substrátové špecificity a funkcie.

Hlavné transportéry a funkcie glukózy

GLUT1

Vyjadruje sa hlavne v erytrocytoch, mozgových bunkách, placente a obličkách. Aj keď jej hlavnou funkciou je poskytnúť týmto bunkám hladiny glukózy potrebné na podporu dýchania buniek, je zodpovedný za transport iných uhľohydrátov, ako je galaktóza, manóza a glukozamín.

GLUT2

Hoci je GLUT2 vysoko špecifický pre glukózu, má vyššiu afinitu k glukozamínu. Je však tiež schopný transportovať fruktózu, galaktózu a manózu do cytozolu pečeňových, pankreatických a obličkových buniek epitelu tenkého čreva.

GLUT3

Aj keď má vysokú afinitu k glukóze, GLUT3 tiež viaže a transportuje galaktózu, manózu, maltózu, xylózu a kyselinu dehydroaskorbovú s nízkou afinitou.

Je exprimovaný hlavne v embryonálnych bunkách, takže udržuje nepretržitý transport týchto cukrov z placenty do všetkých buniek plodu. Okrem toho bol zistený vo svalových a testikulárnych bunkách.

GLUT-4

Má vysokú afinitu k glukóze a je exprimovaný iba v tkanivách citlivých na inzulín. Preto je spojená s transportom glukózy stimulovaným týmto hormónom.

GLUT8

Transportuje glukózu a fruktózu do vnútra pečeňových, nervových, srdcových, črevných a tukových buniek.

GLUT9

Okrem transportu glukózy a fruktózy má vysokú afinitu k urátom, a preto sprostredkuje ich absorpciu v obličkových bunkách. Zistilo sa však, že sa exprimuje aj v leukocytoch a bunkách tenkého čreva.

GLUT12

V kostrovom svale je tento transportér translokovaný na plazmatickú membránu v reakcii na inzulín, a teda pôsobí v mechanizme odozvy na tento hormón. Jeho expresia bola tiež stanovená v bunkách prostaty, placente, obličkách, mozgu a mliečnych žľazách.

GLUT13

Vykonáva špecifický viazaný transport myoinozitolu a vodíka. Týmto prispieva k zníženiu pH mozgomiechového moku na hodnoty blízke 5,0 nervovými bunkami, ktoré tvoria mozoček, hypotalamus, hippocampus a mozgový kmeň.

Referencie

1. Augustin R. Kritický prehľad. Proteínová rodina transportérov glukózy: Koniec koncov nie je to len o glukóze. IUBMB Life. 2010; 62 (5): 315 - 33.
2. Bell GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S. Molekulárna biológia transportérov glukózy u cicavcov. Starostlivosť o cukrovku. 1990; 13 (3): 198-208.
3. Castrejón V, Carbó R, Martínez M. Molekulárne mechanizmy zapojené do transportu glukózy. REB. 2007; 26 (2): 49-57.
4. Joost HG, Thorens B. Rozšírená rodina transportérov cukru a polyolu GLUT: nomenklatúra, sekvenčné charakteristiky a potenciálna funkcia nových členov (prehľad). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 247-56.
5. Kinnamon SC, Finger TE. Chuť pre ATP: neurotransmisia v chuťových pohárikoch. Neurosci predných buniek. 2013; 7: 264.
6. Scheepers A, Schmidt S, Manolescu A, Cheeseman CI, Bell A, Zahn C, Joost HG, Schürmann A. Charakterizácia génu ľudského SLC2A11 (GLUT11): použitie alternatívneho promótora, funkcia, expresia a subcelulárna distribúcia troch izoforiem a nedostatok ortológa myši. Mol Membr Biol. 2005; 22 (4): 339 - 51.
7. Schürmann A. Pohľad do „nepárnych“ hexózových transportérov GLUT3, GLUT5 a GLUT7. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2008; 295 (2): E225-6.
8. Thorens B, Mueckler M. Transportéry glukózy v 21. storočí. 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, MaL, Chung WK, De Vivo DC. Syndróm nedostatku glutlutínu a test absorpcie glukózy v erytrocytoch. Ann Neurol. 2011; 70 (6): 996 - 1005.