GLUT 2: KARAKTERISTIKE, STRUKTURA, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

GLUT2 je prijenosnik glukoze niskog afiniteta koji se izražava u membranama stanica gušterače, jetre, bubrega i crijeva, kao i u astrocitima i tanicitima. Osim što posreduje u transportu glukoze, također sudjeluje u transportu fruktoze, galaktoze i glukozamina; pa više od transportera glukoze to je transporter heksoze.

Činjenica da ima nizak afinitet prema glukozi omogućava mu da djeluje kao osjetljiv protein za razinu glukoze u krvi. Zbog toga sudjeluje u regulatornoj kontroli mnogih fizioloških događaja koji reagiraju na fluktuacije koncentracije glukoze u krvi.

Olakšani difuzijski transporter glukoze tip 2 (GLUT2) mijenja svoju konformaciju mobilizirajući mjesto vezivanja glukoze s vanjske strane na unutarnju stranu membrane (transportni protein). Autor: LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], iz Wikimedia Commons.

Među brojnim procesima koje regulira ističu se: 1) oslobađanje inzulina od strane stanica gušterače stimulirano visokim koncentracijama glukoze; 2) izlučivanje glukagona hepatocitima za stvaranje glukoze u hipoglikemiji.

Olakšan transport glukoze u stanicu

Otprilike 75% glukoze koja ulazi u ćeliju da bi se metabolički putevi za proizvodnju energije postigli putem pasivnog mehanizma transporta koji je omogućen pomoću integralnih membranskih proteina zvanih transporteri.

Ovaj je transportni mehanizam široko poznat kao olakšana difuzija. Ne zahtijeva doprinos energije koji se provodi i daje se u korist gradijenta koncentracije. Odnosno, od područja visoke koncentracije do područja male koncentracije.

Do danas je identificirano najmanje 14 izoforma transportera difuzije olakšanih glukoze, uključujući GLUT2. Svi oni pripadaju glavnoj superfamiliji facilitatora (MSF) i, konsenzusom, nazvani GLUT (za kraticu na engleskom od "Glucose Transporters").

Različiti GLUT-ovi koji su do sada karakterizirani kodirani su SLC2A genima i pokazuju izrazite razlike u aminokiselinskom slijedu, prednost prema supstratima koje nose i staničnoj i tkivnoj raspodjeli.

GLUT2 Značajke

GLUT2 mobilizira glukozu kroz transportni mehanizam u jednom smjeru (uniport). Ovu funkciju obavlja i GLUT1, najobilniji transporter glukoze u gotovo svim stanicama sisavaca.

Međutim, za razliku od toga, on ima izuzetno nizak afinitet prema glukozi, što znači da ga je sposoban transportirati samo kad koncentracije ovog šećera dosegnu vrlo visoke vrijednosti u izvanćelijskom okruženju.

Iako ima nizak afinitet prema glukozi, on ima visoku transportnu sposobnost, što znači da može transportirati velike količine ove heksoze velikom brzinom. Čini se da su ove dvije karakteristike povezane s ulogom ovog transportera u reagiranju na suptilne promjene koncentracije glukoze.

Studije molekularne karakterizacije ovog transportera pokazale su da on nema jedinstvenu specifičnost glukoze. Suprotno tome, može posredovati u pasivnom transportu fruktoze, galaktoze, manoze i glukozamina. Predstavljajući nizak afinitet za prva tri i visoki afinitet za glukozamin.

Budući da su sve ove molekule šećeri sa šest atoma ugljika, može se smatrati transportorom heksoze, a ne prijenosnikom glukoze.

GLUT2 struktura

GLUT2 ima peptidnu sekvencu 55% identičnu kao kod transportera visokog afiniteta za glukozu GLUT1.

Međutim, unatoč ovom malom postotku sličnosti između sekvenci oba transportera, ispitivanja provedena rendgenskom kristalografijom pokazala su da oni imaju sličnu strukturu.

Ova struktura odgovara strukturi višepropusnog transmembranskog proteina u α-helixu. Odnosno, ona više puta presijeca membranu kroz transmembranske segmente koji imaju α-helix konfiguraciju.

Kao i kod svih članova glavne super obitelji facilitatora (MSF), kojoj pripada, 12 spiralnih segmenata prelazi membranu. Šest njih se prostorno preuređuju tako da formiraju hidrofilne pore kroz koje se mobiliziraju šećeri.

Valja napomenuti da je mjesto vezanja za heksozu određeno orijentacijom i pseudopsimetrijom predstavljenom karboksilnim i amino terminalnim krajevima proteina. Oba izložena na istoj strani membrane stvaraju šupljinu u kojoj se prepoznaje raspored šest atoma šećera, olakšavajući njihovo spajanje.

Promjena strukture transportera povezana je s mehanizmom kojim se koristi za transport šećera s jedne strane membrane na drugu. Ova strukturna deformacija omogućava mobilizaciju mjesta vezivanja prema citoplazmatskoj strani, gdje se brzo oslobađa prevožena molekula.

GLUT2 Značajke

Uz posredovanje sekvestracije glukoze, manoze, galaktoze i glukozamina unutar stanice, brojne fiziološke funkcije pripisane su ekspresiji ovog transportera u različitim tipovima stanica.

Mnoge od ovih funkcija određene su tehnikama supresije gena. Potonji se sastoje od sprečavanja ekspresije gena čija će se funkcija proučavati u stanicama određenog tkiva ili čitavog organizma.

U tom smislu, blokiranjem ekspresije GLUT2 kod miševa otkriveno je da je ovaj protein glavno sredstvo transporta glukoze i u stanicama bubrega i jetre. Uz to, transport galaktoze i fruktoze nije povezan s stvaranjem glukoze iz tih šećera putem glukoneogeneze.

Uz to, pokazano je da on ima regulatornu ulogu u raznim fiziološkim funkcijama, s obzirom na to da mu nizak afinitet glukoze omogućava otkrivanje kada su koncentracije ovog šećera visoke.

Uloga GLUT2 u održavanju stanične homeostaze

Budući da ispunjava kritičnu funkciju u stvaranju energije od strane svih stanica, posebno živčanih stanica, njegova koncentracija u krvi mora se održavati blizu vrijednosti od 5 mmol / l. Varijacije u ovoj koncentraciji uvijek se nadziru regulatornim proteinima kroz mehanizme "detekcije glukoze".

Ovi se mehanizmi sastoje od molekularnih strategija koje omogućuju brz odgovor na iznenadne razlike u koncentraciji glukoze. U tom smislu, ekspresija GLUT2 u membrani ćelija čije se funkcije aktiviraju hiperglikemijom daje joj regulatornu ulogu.

U stvari, pokazalo se da lučenje inzulina pomoću stanica gušterače pokreće otkrivanjem glukoze pomoću GLUT2.

Izlučivanje inzulina pomoću stanica gušterače pokreće otkrivanjem glukoze pomoću GLUT2. Autor Joshua J Reed, iz Wikimedia Commons.

Uz to, posreduje autonomnu živčanu kontrolu hranjenja, termoregulaciju i rad stanica gušterače stimulirane detekcijom glukoze.

Kada se razina GLUT2 u živčanim stanicama smanji, oni stvaraju pozitivan signal da aktiviraju lučenje glukagona. Sjetimo se da je glukagon hormon koji potiče proizvodnju glukoze u jetri iz zaliha glikogena.

Reference

1. Burcelin R, Thorens B. Dokaz da senzori glukoze ovisni o glukoti ovisni o GLUT-u kontroliraju lučenje glukagona. Dijabetes. 2001; 50 (6): 1282-1289.
2. Kellett GL, Brot-Laroche E, Mace OJ, Leturque A. Apsorpcija šećera u crijevima: uloga GLUT2. Annu Rev Nutr. 2008. godine; 28: 35-54.
3. Lamy CM, Sanno H, Labouèbe G, Picard A, Magnan C, Chatton JY, Thorens B. Hipoglikemija aktivirana GLUT2 neuronima solitarija nukleusnog trakta potiče vagalnu aktivnost i lučenje glukagona. Stanični metab. 2014; 19 (3): 527-538.
4. Mueckler M, Thorens B. Porodica membranskih transportera SLC2 (GLUT). 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. Senzor živčane glukoze regulira postnatalnu proliferaciju β stanica i homeostazu glukoze. J Clin Invest. 2014; 124 (1): 413-424.
6. B. GLUT2 u otkrivanju glukoze gušterače i izvan pankreasa (pregled). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 265-273.
7. Thorens B, Mueckler M. Transporteri glukoze u 21. stoljeću. Am J Physiol Endokrinol Metab. 2010; 298 (2): E141-E145.
8. Thorens B. GLUT2, osjetljivost na glukozu i homeostaza glukoze. Dijabetološka. 2015 58 (2): 221-232.