GLUT: FUNKCE, HLAVNÍ TRANSPORTÉRY GLUKÓZY - BIOLOGIE - 2025

GLUT jsou série typu dopravníky brány, v důvěře provádění pasivní transport glukózy do cytosolu nejrůznějších savčích buněk.

Většina GLUT, které byly dosud identifikovány, však není specifická pro glukózu. Naopak jsou schopny transportovat různé cukry, jako je manóza, galaktóza, fruktóza a glukosamin, jakož i jiné typy molekul, jako jsou uráty a mannositol.

Typická struktura glukózového transportéru GLUT. Podle A2-33, z Wikimedia Commons.

K dnešnímu dni bylo identifikováno nejméně 14 GLUTů. Všechny mají společné strukturální vlastnosti a liší se jak v distribuci tkání, tak v typu molekuly, kterou nese. Proto se zdá, že každý typ je přizpůsoben různým fyziologickým podmínkám, kde plní určitou metabolickou roli.

Mobilizace glukózy v buňkách

Většina živých buněk závisí na částečné nebo úplné oxidaci glukózy, aby získala energii potřebnou k provedení jejich životních procesů.

Vstup této molekuly do cytosolu buňky, kde je metabolizován, závisí na pomoci transportních proteinů, protože je dostatečně velký a polární, aby mohl překročit lipidovou dvojvrstvu sám.

V eukaryotických buňkách byly identifikovány dva hlavní typy transportérů, které se podílejí na mobilizaci tohoto cukru: ko + transportéry Na + / glukózy (SGLT) a GLUT.

První používají mechanismus sekundárního aktivního transportu, kde transportní Na + poskytuje hnací energii k provedení procesu. Zatímco posledně jmenovaný provádí usnadněný pasivní pohyb, mechanismus, který nevyžaduje energii a je pro koncentrační gradient cukru.

Transportní mechanismus používaný transportéry GLUT hexose. Emma Dittmar - vlastní práce, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

GLUT dopravníky

GLUT transportéry, pro zkratku v angličtině pro "Glucose Transporters", jsou skupinou transportérů typu gate odpovědných za provádění pasivního transportu glukózy z extracelulárního média do cytosolu.

Patří do velké superrodiny usnadněných difúzních transportérů (MSF), skládajících se z velkého počtu transportérů zodpovědných za provádění transmembránového transportu celé řady malých organických molekul.

I když se zdá, že jejich název naznačuje, že transportují pouze glukózu, mají tyto transportéry různé specificity pro různé monosacharidy se šesti atomy uhlíku. Proto, více než glukózové transportéry, jsou to hexózové transportéry.

K dnešnímu dni bylo identifikováno nejméně 14 GLUT a jejich umístění se zdá být tkáňově specifické u savců. To znamená, že každá izoforma je exprimována ve velmi konkrétních tkáních.

V každé z těchto tkání se kinetické vlastnosti těchto transportérů výrazně liší. Zdá se, že poslední z nich naznačuje, že každá z nich je navržena tak, aby reagovala na různé metabolické potřeby.

Struktura

14 GLUT, které byly dosud identifikovány, mají řadu společných strukturálních charakteristik.

Všechny z nich jsou integrálními multipassovými membránovými proteiny, to znamená, že procházejí lipidovou dvojvrstvou vícekrát transmembránovými segmenty bohatými na hydrofobní aminokyseliny.

Peptidová sekvence těchto transportérů se liší mezi 490-500 aminokyselinovými zbytky a jejich trojrozměrná chemická struktura je podobná sekvenci uváděné u všech ostatních členů nadřazené skupiny hlavních zprostředkovatelů (MSF).

Tato struktura je charakterizována prezentací 12 transmembránových segmentů v konfiguraci a-helixu a vysoce glykosylované extracelulární domény, která může být v závislosti na typu GLUT umístěna ve vytvořené třetí nebo páté smyčce.

Aminové a karboxylové konce proteinu jsou navíc orientovány na cytosol a vykazují určitý stupeň pseudosymetrie. Způsob, jakým jsou tyto konce prostorově uspořádány, vede k otevřené dutině, která tvoří vazebné místo pro glukózu nebo jakýkoli jiný monosacharid, který má být transportován.

V tomto smyslu je tvorba pórů, kterými cukr prochází za vazebným místem, definována centrálním uspořádáním spirál 3, 5, 7 a 11. Všechny tyto formy jsou na jedné ze svých čelních ploch vysoké hustoty polární zbytky, které usnadňují tvorbu vnitřního hydrofilního prostředí póru.

Klasifikace

GLUT byly klasifikovány do tří velkých tříd na základě stupně podobnosti peptidové sekvence, jakož i pozice glykosylované domény.

GLUT patřící do tříd I a II omezují vysoce glykosylovanou doménu na první extracelulární smyčku umístěnou mezi prvními dvěma transmembránovými segmenty. Zatímco ve třídě III je omezena na devátou smyčku.

V každé z těchto tříd se procenta homologie mezi peptidovými sekvencemi mění mezi 14 a 63% v méně konzervovaných oblastech a mezi 30 a 79% ve vysoce konzervovaných regionech.

Třída I se skládá z transportérů GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 a GLUT14. Třída II pro GLUT5, 7, 9 a 11. A třída III pro GLUT6, 8, 10 a 12 a 13.

Je důležité zmínit, že každý z těchto transportérů má různá umístění, kinetické vlastnosti, substrátové specificity a funkce.

Hlavní transportéry a funkce glukózy

GLUT1

Je exprimován hlavně v erytrocytech, mozkových buňkách, placentě a ledvinách. Ačkoli jeho hlavní funkcí je poskytnout těmto buňkám hladiny glukózy nezbytné pro podporu buněčného dýchání, je zodpovědný za transport dalších uhlohydrátů, jako je galaktóza, manóza a glukosamin.

GLUT2

Přestože je GLUT2 vysoce specifický pro glukózu, má vyšší afinitu k glukosaminu. Je však také schopen transportovat fruktózu, galaktosu a manózu do cytosolu jaterních, pankreatických a ledvinových buněk epitelu tenkého střeva.

GLUT3

Ačkoli má vysokou afinitu k glukóze, GLUT3 také váže a transportuje galaktosu, manózu, maltózu, xylózu a kyselinu dehydroaskorbovou s nízkou afinitou.

Je exprimován hlavně v embryonálních buňkách, takže udržuje nepřetržitý transport těchto cukrů z placenty do všech buněk plodu. Kromě toho byl detekován ve svalech a varlatech.

GLUT4

Má vysokou afinitu k glukóze a je exprimován pouze v tkáních citlivých na inzulín. Proto je spojován s transportem glukózy stimulovaným tímto hormonem.

GLUT8

Transportuje jak glukózu, tak fruktózu do vnitřních buněk jater, nervů, srdce, střev a tukových buněk.

GLUT9

Kromě transportu glukózy a fruktózy má vysokou afinitu k urátům, a proto zprostředkovává jejich absorpci v ledvinových buňkách. Bylo však zjištěno, že je exprimován také v leukocytech a buňkách tenkého střeva.

GLUT12

V kosterním svalu je tento transportér translokován na plazmatickou membránu jako odpověď na inzulin, čímž působí na mechanismy reakce na tento hormon. Jeho exprese byla také stanovena v buňkách prostaty, placentě, ledvinách, mozku a mléčných žlázách.

GLUT13

Provádí specifický spřažený transport myoinositolu a vodíku. Tím přispívá ke snížení pH mozkomíšního moku na hodnoty blízké 5,0 nervovými buňkami, které tvoří mozeček, hypothalamus, hippocampus a mozkový kmen.

Reference

1. Augustin R. Kritická recenze. Proteinová rodina transportérů glukózy: Konec konců nejde jen o glukózu. IUBMB Life. 2010; 62 (5): 315-33.
2. Bell GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S. Molekulární biologie transportérů glukózy u savců. Péče o cukrovku. 1990; 13 (3): 198-208.
3. Castrejón V, Carbó R, Martínez M. Molekulární mechanismy podílející se na transportu glukózy. REB. 2007; 26 (2): 49-57.
4. Joost HG, Thorens B. Rozšířená rodina GLUT-transportérů cukru / polyolu: nomenklatura, sekvenční charakteristiky a potenciální funkce nových členů (přehled). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 247-56.
5. Kinnamon SC, Finger TE. Chuť pro ATP: neurotransmise v chuťových pohárcích. Neurosci přední buňky. 2013; 7: 264.
6. Scheepers A, Schmidt S, Manolescu A, Cheeseman CI, Bell A, Zahn C, Joost HG, Schürmann A. Charakterizace genu lidského SLC2A11 (GLUT11): alternativní využití promotoru, funkce, exprese a subcelulární distribuce tří isoforem a nedostatek orthologu myši. Mol Membr Biol. 2005; 22 (4): 339-51.
7. Schürmann A. Nahlédněte do „lichých“ hexosových transportérů GLUT3, GLUT5 a GLUT7. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2008; 295 (2): E225-6.
8. Thorens B, Mueckler M. Transportéry glukózy v 21. století. Am J Physiol Endocrinol 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. Syndrom nedostatku glutlutinu a stanovení absorpce glukózy v erytrocytech. Ann Neurol. 2011; 70 (6): 996 - 1005.