GLUT: FUNKCIJE, GLAVNI TRANSPORTERI GLUKOZE - BIOLOGIJA - 2026

Zasićenost su niz tipa transporteri vrata, u zadužen za obavljanje pasivnog transporta glukoze u citosolu raznim stanicama sisavaca.

Međutim, većina GLUT-ova koja su do danas identificirana nije specifična za glukozu. Suprotno tome, sposobni su prenijeti različite šećere poput manoze, galaktoze, fruktoze i glukozamina, kao i druge vrste molekula poput urata i mannositola.

Tipična struktura transportera glukoze GLUT. Autor A2-33, iz Wikimedia Commons.

Do danas je identificirano najmanje 14 GLUT-a. Svi oni imaju zajedničke strukturne karakteristike i razlikuju se kako u raspodjeli tkiva, tako i u vrsti molekula koje nosi. Stoga se čini da je svaka vrsta prilagođena različitim fiziološkim uvjetima kada ispunjava određenu metaboličku ulogu.

Mobilizacija glukoze u stanicama

Većina živih stanica ovisi o djelomičnoj ili potpunoj oksidaciji glukoze kako bi dobili energiju potrebnu za obavljanje svojih vitalnih procesa.

Ulazak ove molekule u citosol stanice, gdje se metabolizira, ovisi o pomoći proteinskih transportera, jer je velik i polaran da bi mogao sam preći lipidni sloj.

U eukariotskim stanicama identificirane su dvije glavne vrste transportera koji sudjeluju u mobilizaciji ovog šećera: kotransporteri Na + / glukoze (SGLT) i GLUTT-uniporteri.

Prvi koriste sekundarni aktivni transportni mehanizam, gdje Natranov prijevoz osigurava motiv za pokretanje procesa. Dok ovi drugi izvode olakšani pasivni pokret, mehanizam koji ne zahtijeva energiju i favorizira gradijent koncentracije šećera.

Transportni mehanizam koji koriste GLUT transporteri heksoze. Autor Emma Dittmar - Vlastiti rad, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

GLUT transportne trake

GLUT transporteri, na kratici na engleskom jeziku za "Glucose Transports", skupina su prijevoznika tipa vrata koji su odgovorni za obavljanje pasivnog transporta glukoze iz izvanćelijskog medija u citosol.

Pripadaju velikoj obitelji obiteljskih transportera difuzije (MSF), koju čini veliki broj transportera odgovornih za obavljanje transmembranskog transporta širokog spektra malih organskih molekula.

Iako im se čini da njihovo ime govori da prevoze samo glukozu, ti transporteri imaju različite specifičnosti za različite monosaharide sa šest atoma ugljika. Dakle, više od transportera glukoze to su prijevoznici heksoze.

Do danas je identificirano najmanje 14 GLUT-a i čini se da je njihovo mjesto tkivo specifično kod sisavaca. Odnosno, svaki se izoform izražava u vrlo određenim tkivima.

U svakom od tih tkiva kinetičke karakteristike ovih transportera značajno se razlikuju. Čini se da potonje ukazuje da je svaki od njih dizajniran tako da odgovori na različite metaboličke potrebe.

Struktura

Do danas identificirano 14 GLUT-ova ima niz zajedničkih strukturnih karakteristika.

Svi su oni integralni proteini s više membrana, to jest, oni više puta prelaze lipidni dvosloj kroz transmembranske segmente bogate hidrofobnim aminokiselinama.

Peptidna sekvencija ovih transportera varira između 490-500 aminokiselinskih ostataka, a njihova trodimenzionalna kemijska struktura slična je onoj koja je prijavljena za sve ostale članove glavne obiteljske superfamije (MSF).

Ovu strukturu karakterizira predstavljanje 12 transmembranskih segmenata u α-helix konfiguraciji i visoko glikozilirane izvanstanične domene koji se, ovisno o vrsti GLUT-a, mogu nalaziti u formiranom trećem ili petom petlju.

Uz to, amino i karboksilni terminini proteina orijentirani su prema citosolu i pokazuju određeni stupanj pseudosimetrije. Način na koji su ti krajevi prostorno raspoređeni stvara otvorenu šupljinu koja predstavlja mjesto vezanja glukoze ili bilo kojeg drugog monosaharida koji se transportira.

U tom smislu, formiranje pora kroz koji šećer prolazi nizvodno od mjesta vezanja definirano je središnjim rasporedom heliksa 3, 5, 7 i 11. Svi oni imaju veliku gustoću polarni ostaci koji olakšavaju stvaranje unutarnjeg hidrofilnog okruženja pora.

Klasifikacija

GLUT-ovi su razvrstani u tri velike klase na temelju stupnja sličnosti peptidne sekvence, kao i položaja glikozilirane domene.

GLUT-ovi koji pripadaju razredima I i II ograničavaju visoko glikoziliranu domenu na prvu izvanstaničnu petlju koja se nalazi između prva dva transmembranska segmenta. Dok je u klasi III ograničena na devetu petlju.

U svim ovim klasama postoci homologije između peptidnih sekvencija variraju između 14 i 63% u manje konzerviranim regijama i između 30 i 79% u visoko očuvanim regijama.

Klasu I čine transporteri GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 i GLUT14. Klasa II za GLUT5, 7, 9 i 11. I klasa III za GLUT6, 8, 10 i 12 i 13.

Važno je napomenuti da svaki od tih prijevoznika ima različita mjesta, kinetičke karakteristike, specifičnosti i funkcije supstrata.

Glavni transporteri i funkcije glukoze

GLUT1

Izražava se uglavnom u eritrocitima, stanicama mozga, placenti i bubrezima. Iako je njegova glavna funkcija pružanje tim stanicama nivoima glukoze potrebnim da podrže stanično disanje, odgovorna je za transport drugih ugljikohidrata poput galaktoze, manoze i glukozamina.

GLUT2

Iako je vrlo specifičan za glukozu, GLUT2 ima veći afinitet prema glukozaminu. Međutim, također je sposoban prenijeti fruktozu, galaktozu i manozu do citosola jetre, gušterače i bubrežnih stanica epitela tankog crijeva.

GLUT3

Iako ima visoki afinitet prema glukozi, GLUT3 također veže i prenosi galaktozu, manozu, maltozu, ksilozu i dehidroaskorbinsku kiselinu s nižim afinitetom.

Izražava se uglavnom u embrionalnim stanicama, tako da održava kontinuirani transport ovih šećera iz placente do svih stanica fetusa. Uz to, otkriven je u stanicama mišića i testisa.

GLUT4

Ima visok afinitet prema glukozi i izražava se samo u tkivima osjetljivim na inzulin. Stoga je povezana s transportom glukoze koju stimulira ovaj hormon.

GLUT8

Prevozi i glukozu i fruktozu u unutrašnjost stanica jetre, živaca, srca, crijeva i masne kiseline.

GLUT9

Osim što prenosi glukozu i fruktozu, ima visoki afinitet prema uratima, zbog čega posreduje njihovu apsorpciju u stanicama bubrega. Međutim, otkriveno je da se eksprimira i u leukocitima i stanicama tankog crijeva.

GLUT12

U skeletnim mišićima ovaj se transporter translocira u plazma membranu kao odgovor na inzulin, djelujući tako u mehanizmima odgovora na ovaj hormon. Njegova je ekspresija također određena u stanicama prostate, placente, bubrega, mozga i mliječnih žlijezda.

GLUT13

Obavlja specifični spreženi transport mioinozitola i vodika. S tim doprinosi snižavanju pH cerebrospinalne tekućine na vrijednosti blizu 5,0 od strane živčanih stanica koje čine mozak, hipotalamus, hipokampus i moždanu stabljiku.

Reference

1. Augustin R. kritički osvrt. Porodica proteina koji olakšavaju transport glukoze: Ne radi se samo o glukozi. IUBMB život. 2010; 62 (5): 315-33.
2. Bell GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S. Molekularna biologija transportera glukoze sisavaca. Njega dijabetesa. 1990; 13 (3): 198-208.
3. Castrejón V, Carbó R, Martínez M. Molekularni mehanizmi koji su uključeni u transport glukoze. REB. 2007; 26 (2): 49-57.
4. Joost HG, Thorens B. Proširena obitelj GLUT-a za olakšavanje prijevoza šećera / poliola: nomenklatura, karakteristike slijeda i potencijalna funkcija njegovih novih članova (pregled). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 247-56.
5. Kinnamon SC, Finger TE. Okus za ATP: neurotransmisija u okusnim pupoljcima. Neurosci prednjih stanica. 2013; 7: 264.
6. Scheepers A, Schmidt S, Manolescu A, Cheeseman CI, Bell A, Zahn C, Joost HG, Schürmann A. Karakterizacija ljudskog gena SLC2A11 (GLUT11): alternativna upotreba promotora, funkcija, ekspresija i subcelularna distribucija tri izoforme i nedostatak ortologa miša. Mol Membr Biol. 2005; 22 (4): 339-51.
7. Schürmann A. Uvid u "neobične" transportere heksote GLUT3, GLUT5 i GLUT7. Am J Physiol Endokrinol Metab. 2008; 295 (2): E225-6.
8. Thorens B, Mueckler M. Transporteri glukoze u 21. stoljeću. Am J Physiol Endokrinol 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. Sindrom nedostatka Glut1 i ispitivanje unosa glukoze u eritrocitu. Ann Neurol. 2011; 70 (6): 996-1005.