GLUT: FUNKCIJOS, PAGRINDINIAI GLIUKOZĖS PERNEŠĖJAI - BIOLOGIJA - 2025

GLUT yra Transporteriai vartų tipo serija, į atsakingas atlikti pasyvų gliukozės transportą į įvairių žinduolių ląstelių citozolyje.

Tačiau dauguma iki šiol nustatytų GLUT nėra būdingi tik gliukozei. Priešingai, jie geba gabenti įvairius cukrų, tokius kaip manozė, galaktozė, fruktozė ir gliukozaminas, taip pat kitų rūšių molekules, tokias kaip uratai ir mannositolis.

Tipiška GLUT gliukozės pernešėjo struktūra. Autorius: A2-33, iš „Wikimedia Commons“.

Iki šiol nustatyta bent 14 GLUT. Visi jie turi bendrų struktūrinių savybių ir skiriasi tiek pasiskirstymu audinyje, tiek molekulės, kurią ji neša, rūšimi. Todėl atrodo, kad kiekvienas tipas yra pritaikytas skirtingoms fiziologinėms sąlygoms, kai jis atlieka tam tikrą metabolinį vaidmenį.

Gliukozės mobilizavimas ląstelėse

Dauguma gyvų ląstelių priklauso nuo dalinio ar visiško gliukozės oksidacijos, kad gautų energiją, reikalingą jų gyvybiniams procesams vykdyti.

Šios molekulės patekimas į ląstelės citozolį, kur ji metabolizuojama, priklauso nuo transporterių baltymų, nes jis yra didelis ir pakankamai poliarus, kad pats galėtų pereiti lipidų dvisluoksnį.

Eukariotų ląstelėse buvo nustatyti du pagrindiniai pernešėjų, dalyvaujančių mobilizuojant šį cukrų, tipai: Na + / gliukozės kotransporteriai (SGLT) ir GLUT vienkartiniai nešikliai.

Pirmieji naudoja antrinį aktyvųjį transportavimo mechanizmą, kai Na + kotransportas suteikia varomąją energiją procesui atlikti. Nors pastarieji palengvina pasyvų judėjimą, tai mechanizmas, nereikalaujantis energijos ir palaikantis cukraus koncentracijos gradientą.

Transportavimo mechanizmas, kurį naudoja GLUT heksozės pervežėjai. Autorius Emma Dittmar - Nuosavas darbas, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

GLUT konvejeriai

GLUT pernešėjai, sutrumpinti angliškai „Glucose Transporters“, yra vartelių tipo pernešėjai, atsakingi už pasyvų gliukozės transportavimą iš tarpląstelinės terpės į citozolį.

Jie priklauso dideliam palengvintų difuzinių pernešėjų (MSF) pogrupiui, kurį sudaro daugybė pernešėjų, atsakingų už daugybės mažų organinių molekulių transmembraninį transportavimą.

Nors jų pavadinimas, atrodo, rodo, kad jie transportuoja tik gliukozę, šie pernešėjai turi skirtingą specifiką skirtingų monosacharidų su šešiais anglies atomais. Taigi, daugiau nei gliukozės pernešėjai, jie yra heksozės pernešėjai.

Iki šiol buvo nustatyta bent 14 GLUT, ir atrodo, kad jų vieta priklauso nuo žinduolių audinių. Tai yra, kiekviena izoforma yra ekspresuojama labai tam tikruose audiniuose.

Kiekviename iš šių audinių kinetinės šių pernešėjų savybės labai skiriasi. Pastaroji, atrodo, rodo, kad kiekvienas iš jų yra skirtas patenkinti skirtingus medžiagų apykaitos poreikius.

Struktūra

Iki šiol identifikuoti 14 GLUT turi keletą bendrų struktūrinių savybių.

Visi jie yra neatsiejami daugkartiniai membraniniai baltymai, tai yra, jie kelis kartus kerta lipidų dvisluoksnį sluoksnį per transmembraninius segmentus, kuriuose gausu hidrofobinių aminorūgščių.

Šių pernešėjų peptidų seka svyruoja tarp 490–500 aminorūgščių liekanų, o jų trimatė cheminė struktūra yra panaši į tą, apie kurią pranešama visiems kitiems pagrindinio pagalbininkų super šeimos (MSF) nariams.

Ši struktūra pasižymi tuo, kad joje yra 12 transmembraninių segmentų, turinčių α-spiralės konfigūraciją, ir labai glikozilinto tarpląstelinio domeno, kuris, atsižvelgiant į GLUT tipą, gali būti trečiojoje arba penktojoje susidariusiose kilpose.

Be to, baltymo amino ir karboksilo galai yra orientuoti į citozolį ir pasižymi tam tikru pseudosimetrijos laipsniu. Tai, kaip šie galai yra išdėstyti erdviniu būdu, sukuria atvirą ertmę, kuri sudaro rišančią gliukozės ar bet kurio kito monosacharido, kuris turi būti gabenamas, vietą.

Šia prasme porų, per kurias cukrus pereina pasroviui nuo rišamosios vietos, susidarymas yra apibūdinamas centrine 3, 5, 7 ir 11 spiralių schema. Visos jos turi didelį tankį. polinės liekanos, palengvinančios porų vidinės hidrofilinės aplinkos susidarymą.

klasifikacija

GLUT klasifikuojami į tris dideles klases pagal peptidų sekos panašumo laipsnį ir glikozilinto domeno padėtį.

I ir II klasėms priklausantys GLUT riboja labai glikozilintą domeną iki pirmosios tarpląstelinės kilpos, esančios tarp pirmųjų dviejų transmembraninių segmentų. III klasėje jis ribojamas devintoji kilpa.

Kiekvienoje iš šių klasių homologijos procentai tarp peptidų sekų svyruoja tarp 14 ir 63% mažiau konservuotuose regionuose ir nuo 30 iki 79% labai konservuotuose regionuose.

I klasę sudaro GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 ir GLUT14 transporteriai. II klasė GLUT5, 7, 9 ir 11, III klasė - GLUT6, 7, 9 ir 11 klasėms.

Svarbu paminėti, kad kiekvienas iš šių pernešėjų turi skirtingas vietas, kinetines savybes, substrato savybes ir funkcijas.

Pagrindiniai gliukozės pernešėjai ir funkcijos

GLUT1

Daugiausia jis ekspresuojamas eritrocituose, smegenų ląstelėse, placentoje ir inkstuose. Nors pagrindinė jo funkcija yra aprūpinti šias ląsteles gliukozės kiekiu, būtinu ląstelių kvėpavimui palaikyti, ji yra atsakinga už kitų angliavandenių, tokių kaip galaktozė, manozė ir gliukozaminas, gabenimą.

GLUT2

Nors GLUT2 yra labai specifinis gliukozei, jis turi didesnį afinitetą gliukozaminui. Tačiau jis taip pat geba pernešti fruktozės, galaktozės ir manozės į plonosios žarnos epitelio kepenų, kasos ir inkstų ląstelių citozolį.

GLUT3

Nors GLUT3 turi didelį afinitetą gliukozei, jis taip pat suriša ir gabena galaktozę, manozę, maltozę, ksilozę ir dehidroaskorbo rūgštį su mažesniu afinitetu.

Jis daugiausia ekspresuojamas embrioninėse ląstelėse, todėl palaiko nuolatinį šių cukrų transportavimą iš placentos į visas vaisiaus ląsteles. Be to, jis buvo aptiktas raumenų ir sėklidžių ląstelėse.

GLUT4

Jis turi didelį afinitetą gliukozei ir yra išreiškiamas tik insulinui jautriuose audiniuose. Todėl jis yra susijęs su gliukozės transportavimu, kurį stimuliuoja šis hormonas.

GLUT8

Jis perneša tiek gliukozę, tiek fruktozę į kepenų, nervų, širdies, žarnyno ir riebalinių ląstelių vidų.

GLUT9

Jis ne tik transportuoja gliukozę ir fruktozę, bet ir turi didelį afinitetą uratams, todėl tarpininkauja jų absorbcijai inkstų ląstelėse. Tačiau nustatyta, kad jis yra ekspresuojamas ir leukocituose bei plonosios žarnos ląstelėse.

GLUT12

Skeleto raumenyse šis pernešėjas perkeliamas į plazmos membraną reaguojant į insuliną, taigi veikia kaip atsakas į šį hormoną. Jo išraiška taip pat nustatyta prostatos, placentos, inkstų, smegenų ir pieno liaukų ląstelėse.

GLUT13

Jis vykdo specifinį mioinositolio ir vandenilio transportavimą. Tai prisideda prie smegenų skysčio pH sumažėjimo iki nervų ląstelių, sudarančių smegenėlę, pagumburį, hipokampą ir smegenų kamieną, artimoje 5,0 vertėms.

Nuorodos

1. Augustino R. kritinė apžvalga. Baltymų šeima, kuri palengvina gliukozės transportavimą: ne tik apie gliukozę. „IUBMB Life“. 2010; 62 (5): 315–33.
2. Bell GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S. Žinduolių gliukozės pernešėjų molekulinė biologija. Cukrinio diabeto priežiūra. 1990; 13 (3): 198-208.
3. Castrejón V, Carbó R, Martínez M. Gliukozės transportavimo molekuliniai mechanizmai. REB. 2007; 26 (2): 49–57.
4. Joost HG, Thorens B. Išplėstinė cukraus / poliolio transportavimo pagalbininkų GLUT šeima: nomenklatūra, sekų charakteristikos ir potencialios jo naujų narių funkcijos (apžvalga). Mol Membr, Biol., 2001; 18 (4): 247-56.
5. „Kinnamon SC“, „Finger TE“. ATP skonis: neurotransmisija skonio pumpuruose. Priekinės ląstelės neurosci. 2013; 7: 264.
6. Scheepers A, Schmidt S, Manolescu A, Cheeseman CI, Bell A, Zahn C, Joost HG, Schürmann A. Žmogaus SLC2A11 (GLUT11) geno apibūdinimas: alternatyvus promotoriaus panaudojimas, funkcija, išraiška ir trijų izoformų pasiskirstymas po ląstelėmis. pelės ortologo nebuvimas. Mol Membr Biol, 2005; 22 (4): 339–51.
7. Schürmann A. „Keistų“ heksozės pernešėjų GLUT3, GLUT5 ir GLUT7 įžvalga. Am J Physiol endokrinolio apykaita. 2008; 295 (2): E225-6.
8. Thorens B, Mueckler M. Gliukozės pernešėjai XXI amžiuje. Am J Physiol endokrinolio apykaita. 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. Glut1 trūkumo sindromas ir eritrocitų gliukozės įsisavinimo tyrimas. Ann Neurol. 2011; 70 (6): 996–1005.