- Transport glukoze u stanicama i prijenosnik GLUT1
- GLUT1 Značajke
- GLUT 1 struktura
- Promjena strukture GLUT1 određuje transport glukoze u stanicu
- GLUT 1 Značajke
- Reference
GLUT1 je transmembranski protein odgovoran za olakšavanje pasivnog transporta glukoze kroz plazma membranu iz vanćelijskog prostora u stanicu.
Osim glukoze, pokazalo se da može mobilizirati i ostalih šest ugljikovih šećera poput galaktoze, glukozamina i manoze. Zauzvrat, on omogućava unos i transport vitamina C u stanice koje ga nisu u stanju proizvesti.
Kristalna struktura transportera glukoze GLUT1. Autor A2-33, iz Wikimedia Commons.
Budući da su sve molekule koje prenosi GLUT1 uključene u puteve stvaranja energije u stanici, ekspresija ovog transportera igra vrlo važnu metaboličku ulogu.
U stvari, mutacije koje mijenjaju ili ukidaju izraz funkcionalnog GLUT1 dovode do pojave brojnih bolesti povezanih s sporim neurološkim razvojem i ograničenim rastom mozga.
Transport glukoze u stanicama i prijenosnik GLUT1
Glukoza je preferirani izvor ugljika i energije za većinu stanica koje čine stablo života. Kako nije dovoljno mali i hidrofoban da sam prelazi u stanične membrane, njegov transport u stanicu zahtijeva pomoć proteinskih transportera.
Predložena su dva specifična transportna mehanizma za ovaj šećer. Jedan od njih reagira na pasivni prometni sustav (olakšana difuzija), a drugi na aktivni transportni sustav.
Prva ne zahtijeva da se energija provodi i nastaje kroz koncentracijski gradijent, to jest od mjesta visoke koncentracije glukoze do mjesta gdje je koncentracija niža.
Aktivni transport glukoze obavljaju transporteri koji dobivaju energiju ko-transportom natrijevih iona.
Suprotno tome, olakšanu (pasivnu) difuziju glukoze provodi obitelj transportnih vrata nazvanih GLUT (za akronim na engleskom jeziku „Glucose Transports“), obitelj kojoj GLUT1 pripada. Oni vežu glukozu s vanjske strane stanice i transportiraju je u citosol. Identificirano je najmanje 5 od njih i čini se da je njihova raspodjela različita u različitim tkivima sisavaca.
GLUT1 Značajke
Transportni mehanizam za prijevoz glukoze GLUT1. Autor Emma Dittmar - Vlastiti rad, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780
GLUT1 je uniportirani transporter glukoze, tj. Sposoban je izvršiti transport glukoze u samo jednom smjeru, izvan stanice do citosola.
Pripada superfamiliji za olakšanu difuziju (MSF) koja je široko rasprostranjena u mnogim različitim organizmima. Također sudjeluje u transmembranskom transportu velikog broja malih organskih molekula.
Njegov peptidni slijed 492 aminokiselina vrlo je očuvan u različitim organizmima gdje je identificiran, u što nije teško vjerovati s obzirom da uporaba glukoze za dobivanje energije predstavlja središte metaboličkog stabla života.
GLUT 1 struktura
GLUT1 je integralni protein s više membrana koji se sastoji od 492 aminokiselinskih ostataka. Za ovu vrstu integralnog membranskog proteina karakteristično je višestruko križanje lipidnog dvosloja.
Trodimenzionalna kemijska struktura proteina općenito se određuje rendgenskom kristalografijom, a potonja je tehnika koju biokemičari široko koriste da rekonstruiraju strukturni model koristeći čiste kristale proteina koji se proučavaju.
U visoko očuvanim proteinima poput GLUT1, određivanje strukture proteina jednog organizma može biti dovoljno. Iz tog su razloga istraživači do sada odredili GLUT1 kristalnu strukturu mutanta E3229.
Kao i kod svih ostalih članova glavne obiteljske superfamije (MSF), struktura GLUT1 predstavljena je s 12 transmembranskih helikoleta.
Uz to, u GLUT1 E3229, amino i karboksilni termin peptida je pseudo-simetričan i orijentiran je prema citosolu. Raspored ovih krajeva stvara džep ili šupljinu koja je otvorena unutar stanice i koja čini mjesto vezivanja glukoze.
Promjena strukture GLUT1 određuje transport glukoze u stanicu
Budući da se glukoza uglavnom prenosi izvana prema unutrašnjosti stanice, nalaz da je mjesto vezivanja za taj šećer orijentirano na citosol stvara neku zbrku.
Međutim, ta zbrka pronalazi rješenje u rezultatima biokemijskih istraživanja koja sugeriraju da se dogodi promjena u obliku proteina, omogućavajući prvo mjesto izlaganja glukoze s jedne strane membrane, a zatim s druge strane.
To ne znači da se protein okreće kroz membranu, već da vezanje šećera unosi promjenu na način da, poput vrata, izlaže glukozu u unutrašnjost.
GLUT 1 Značajke
Budući da je GLUT1 konstitutivni prijenosnik ekspresije, to jest, uvijek se izražava u većini stanica sisavaca, funkcije koje obavlja su vitalne za ove stanice. Zapravo se izražava u gotovo svim tkivima fetusa upravo zato što je potrebna velika opskrba energijom tijekom razvojnih faza da bi se osigurao rast.
Međutim, njegova se ekspresija smanjuje nakon rođenja u nekim tkivima kao što je jetra, gdje je ekspresija drugih izoformi poput GLUT4 sada povećana.
Za eritrocite je od temeljne važnosti, jer posljednji ovise isključivo o glukozi zbog energije jer im nedostaje mitohondrija. Međutim, ona je i dalje odgovorna za unos glukoze radi podupiranja disanja u drugim tipovima stanica.
Budući da GLUT1 postiže visoku koncentraciju u vaskularnim endotelnim stanicama mnogih organa i tkiva, jedna od njegovih funkcija je prenošenje glukoze iz krvi.
Transport drugih heksoza kao što su manoza, galaktoza i glukozamin GLUT1 ne dovodi u pitanje njegovu izravnu povezanost s metabolizmom energije, jer ATP se može stvoriti iz svih tih heksoza.
Nadalje, unos i transport vitamina C u stanice nesposobne da ga sintetiziraju također je jedna od funkcija prijavljenih za ovaj sveprisutni receptor.
Reference
- Chen LY, Phelix CF. Izvanstanično češljanje transporta glukoze kroz GLUT 1. Biochem Biophys Res Commun. 2019; 511 (3): 573-578.
- Cunningham P, Naftalin RJ. posljedice nenormalnog temperaturno osjetljivog transporta glukoze putem mutanta nedostatka transportera glukoze (GLUT1DS) T295M za modele transporta alternativnog pristupa i fiksnog mjesta. J Membr Biol. 2013; 246 (6): 495-511.
- Deng D, Xu C, Sunce P, Wu J, Yan C, Hu M, Yan N. Kristalna struktura ljudskog transportera glukoze GLUT1. Priroda. 2014; 510 (7503): 121-125.
- Deng D, Yan N. Kristalizacija i strukturno određivanje humanih transportera glukoze GLUT1 i GLUT3. Metode Mol Biol 2018; 1713: 15-29.
- Fu X, Zhang G, Liu R, Wei J, Zhang-Negrerie D, Jian X, Gao Q. Mehaničko proučavanje transporta glukoze u čovjeka posredovano GLUT1. J Chem Inf Model. 2016; 56 (3): 517-526.
- Mueckler M, Makepeace C. Analiza transmembranskog segmenta 8 prijenosnika glukoze GLUT1 pomoću mutageneze skenirajućim cisteinom i supstituirane dostupnosti cisteina. J Biol Chem. 2004; 279 (11): 10494-10499.
- Philip L. Poglavlje 13 - Membranski transport. Membrana ćelija (treće izdanje). 2016., str. 335-378.
- Simmons R. Transport stanične glukoze i upravljanje glukozom tijekom fetalnog i neonatalnog razvoja. Fetalna i neonatalna fiziologija (peto izdanje). 2017; 1 pp 428-435.