2 GLUTĖ: CHARAKTERISTIKOS, STRUKTŪRA, FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

GLUT2 yra mažo afiniteto gliukozės pernešėjas, ekspresuojamas kasos, kepenų, inkstų ir žarnyno ląstelių membranose, taip pat astrocituose ir tanicituose. Be tarpininkavimo gliukozės transportavimui, jis taip pat dalyvauja fruktozės, galaktozės ir gliukozamino transportavime; taigi daugiau nei gliukozės pernešėjas yra heksozės pernešėjas.

Tai, kad turi mažą afinitetą gliukozei, leidžia jai veikti kaip jautriam baltymui gliukozės kiekiui kraujyje. Todėl jis dalyvauja kontroliuojant daugelį fiziologinių įvykių, reaguojančių į gliukozės koncentracijos kraujyje svyravimus.

Palengvintas difuzinis 2 tipo gliukozės pernešėjas (GLUT2) keičia savo konformaciją mobilizuodamas gliukozės surišimo vietą iš išorinės pusės į vidinę membranos pusę (transporterio baltymas). Autorius: LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], iš „Wikimedia Commons“.

Tarp daugelio procesų, kuriuos jis reguliuoja, išsiskiria: 1) kasos ląstelės, išskiriančios insuliną, kurį skatina didelė gliukozės koncentracija; 2) gliukagono sekrecija hepatocitais gliukozės gamybai esant hipoglikemijai.

Palengvintas gliukozės transportavimas į ląstelę

Maždaug 75% gliukozės, patenkančios į ląstelę, kad būtų galima gauti medžiagų apykaitos kelius energijos gamybai, tai daroma pasyvaus transportavimo mechanizmu, kurį palengvina integruoti membraniniai baltymai, vadinami pernešėjais.

Šis transportavimo mechanizmas yra plačiai žinomas kaip palengvinta difuzija. Tam nereikia energijos sąnaudų, nes jis reikalingas kaip koncentracijos gradientas. Tai yra, nuo didelės koncentracijos srities iki mažos koncentracijos.

Iki šiol nustatyta mažiausiai 14 izoforminių gliukozės difuzijos pernešėjų, įskaitant GLUT2. Visi jie priklauso pagrindinei pagalbininkų šeimai (MSF) ir bendru sutarimu vadinami GLUT (angliškai „Glucose Transporters“ akronimas).

Įvairūs iki šiol būdingi GLUT yra koduojami SLC2A genais ir pasižymi ryškiais aminorūgščių sekos skirtumais, pirmenybe teikiamais substratams ir ląstelių bei audinių pasiskirstymu.

GLUT2 savybės

GLUT2 mobilizuoja gliukozę per transportavimo mechanizmą viena kryptimi (išvežti iš viršaus). Šią funkciją taip pat atlieka GLUT1 - gausiausias gliukozės pernešėjas praktiškai visose žinduolių ląstelėse.

Tačiau skirtingai nei jis, jis turi ypač mažą afinitetą gliukozei, o tai reiškia, kad jis yra pajėgus jį pernešti tik tada, kai šio cukraus koncentracija tarpląstelinėje aplinkoje paprastai siekia labai dideles vertes.

Nepaisant mažo giminingumo gliukozei, jis turi didelę transportavimo gebą, o tai reiškia, kad jis gali dideliu greičiu gabenti didelius šios heksozės kiekius. Atrodo, kad šios dvi savybės yra susijusios su šio pernešėjo vaidmeniu reaguojant į subtilius gliukozės koncentracijos pokyčius.

Šio transporterio molekulinės charakteristikos tyrimai parodė, kad jis neturi išskirtinio specifiškumo gliukozei. Priešingai, jis gali tarpininkauti pasyviam fruktozės, galaktozės, manozės ir gliukozamino transportavimui. Žemas afinitetas pirmųjų trijų atžvilgiu ir didelis afinitetas gliukozaminui.

Kadangi visos šios molekulės yra angliavandeniliai, turintys šešis anglies atomus, ji gali būti laikoma heksozės, o ne gliukozės pernešėja.

GLUT2 struktūra

GLUT2 peptidų seka yra 55 proc. Identiška gliukozės GLUT1 didelio afinizmo nešiklio sekai.

Tačiau nepaisant šio mažo abiejų pernešėjų sekų panašumo procentų, rentgeno kristalografijos metodu atlikti tyrimai parodė, kad jų struktūra yra panaši.

Ši struktūra atitinka daugiašakio transmembraninio baltymo struktūrą α-spiralėje. Tai yra, jis kelis kartus kerta membraną per transmembraninius segmentus, kurie turi α-spiralės konfigūraciją.

Kaip ir visuose pagrindinio superpaprastintojų šeimos nariuose (MSF), kuriai ji priklauso, 12 spiralinių segmentų kerta membraną. Šeši iš jų persiskirsto erdviniu būdu, sudarydami hidrofilines poras, per kurias mobilizuojamas cukrus.

Reikėtų pažymėti, kad heksozės surišimo vieta yra apibrėžta orientacija ir pseudopsimetrija, kurią atspindi baltymo karboksilo ir amino galai. Abu veikiami toje pačioje membranos pusėje sukuria ertmę, kurioje atpažįstamas šešių cukraus atomų išdėstymas, palengvindamas jų sujungimą.

Transporterio struktūros pasikeitimas yra susijęs su mechanizmu, kurį jis naudoja cukrui gabenti iš vienos membranos pusės į kitą. Ši struktūrinė deformacija leidžia mobilizuoti surišimo vietą link citoplazminės pusės, kur greitai išsiskiria pernešta molekulė.

GLUT2 savybės

Be to, kad tarpininkauja gliukozės, manozės, galaktozės ir gliukozamino sekvestracija ląstelėje, šio transporterio ekspresijai įvairiuose ląstelių tipuose priskiriama ir daugybė fiziologinių funkcijų.

Daugelis šių funkcijų buvo nustatytos naudojant genų slopinimo metodus. Pastaroji priemonė yra užkirsti kelią geno, kurio funkcija turi būti tiriama, ekspresijai specifinio audinio arba viso organizmo ląstelėse, ekspresijai.

Šia prasme, užblokavus GLUT2 raišką pelėms, paaiškėjo, kad šis baltymas yra pagrindinė gliukozės transportavimo priemonė inkstų ir kepenų ląstelėse. Be to, galaktozės ir fruktozės pernešimas nėra susijęs su gliukozės susidarymu iš šių cukrų per gliukoneogenezę.

Be to, buvo įrodyta, kad jis atlieka reguliavimo funkciją atliekant įvairias fiziologines funkcijas, nes mažas afinitetas gliukozei leidžia nustatyti, kada šio cukraus koncentracija yra aukšta.

GLUT2 vaidmuo palaikant ląstelių homeostazę

Kadangi jis vaidina lemiamą vaidmenį kuriant energiją visoms ląstelėms, ypač nervinėms ląstelėms, jo koncentracija kraujyje turi būti artima 5 mmol / l vertei. Šios koncentracijos kitimą visada kontroliuoja baltymai, naudojant „gliukozės nustatymo“ mechanizmus.

Šie mechanizmai susideda iš molekulinių strategijų, leidžiančių greitai reaguoti į staigius gliukozės koncentracijos pokyčius. Šia prasme GLUT2 ekspresija ląstelių, kurių funkcijas suaktyvina hiperglikemija, membranoje suteikia jai reguliavimo vaidmenį.

Iš tikrųjų buvo įrodyta, kad kasos ląstelės insulino sekreciją skatina GLUT2 nustatę gliukozę.

Insulino sekreciją kasos ląstelėse skatina GLUT2 nustatęs gliukozės kiekį. Autorius Joshua J Reed, iš „Wikimedia Commons“.

Be to, jis tarpininkauja autonominei nervų, maitinimo, termoreguliacijos ir kasos ląstelių, kontroliuojamų nustatant gliukozę, kontrolei.

Kai nervų ląstelėse sumažėja GLUT2 lygis, jos sukuria teigiamą signalą, kad suaktyvintų gliukagono sekreciją. Prisimenant, kad gliukagonas yra hormonas, kuris skatina gliukozės gamybą kepenyse iš glikogeno atsargų.

Nuorodos

1. Burcelin R, Thorens B. Įrodymai, kad nuo užkietinio GLUT priklausomi gliukozės jutikliai kontroliuoja gliukagono sekreciją. Diabetas. 2001; 50 (6): 1282-1289.
2. Kellett GL, Brot-Laroche E, Mace OJ, Leturque A. Cukraus pasisavinimas žarnyne: GLUT2 vaidmuo. „Annu Rev Nutr“. 2008; 28: 35-54.
3. „Lamy CM“, „Sanno H“, „Labouèbe G“, „Picard A“, „Magnan C“, „Chatton JY“, „Thorens B.“ Hipoglikemijos suaktyvinti branduolio trakto solitarijų GLUT2 neuronai stimuliuoja vagalų veiklą ir gliukagono sekreciją. Ląstelių apykaita. 2014; 19 (3): 527–538.
4. Mueckler M, Thorens B. SLC2 (GLUT) šeimos membranų pernešėjai. Mol aspektai, med., 2013; 34 (2–3): 121–38.
5. Tarussio D, Metref S, Seyer P, Mounien L, Vallois D, Magnan C, Foretz M, Thorens B. Nervų gliukozės jutimas reguliuoja pogimdyminių β ląstelių dauginimąsi ir gliukozės homeostazę. J Clin Invest. 2014; 124 (1): 413–424.
6. B. GLUT2 nustatant kasos ir papildomą kasos gliukozę (peržiūra). Mol Membr Biol, 2001; 18 (4): 265–273.
7. Thorens B, Mueckler M. Gliukozės pernešėjai XXI amžiuje. Am J Physiol endokrinolio apykaita. 2010; 298 (2): E141 – E145.
8. Thorens B. GLUT2, gliukozės jutimas ir gliukozės homeostazė. Diabetologija. 2015; 58 (2): 221–232.