2. RENDEZÉS: JELLEMZŐK, SZERKEZET, FUNKCIÓK - BIOLÓGIA - 2026

A GLUT2 alacsony affinitású glükóz transzporter, amelyet a hasnyálmirigy, máj, vese és bél sejtjei, valamint asztrociták és taniciták expresszálnak. A glükózszállítás közvetítésén kívül a fruktóz, galaktóz és glükózamin szállításában is részt vesz; tehát nem csak glükóz transzporter, hanem hexóz transzporter.

Az a tény, hogy alacsony affinitással rendelkezik a glükózhoz, lehetővé teszi, hogy érzékelő fehérjeként szolgáljon a vér glükózszintjében. Ezért részt vesz számos olyan fiziológiai esemény szabályozási kontrolljában, amelyek reagálnak a vér glükózkoncentrációjának ingadozására.

A 2. típusú megkönnyített diffúziós glükóz transzporter (GLUT2) megváltoztatja konformációját azáltal, hogy mobilizálja a glükóz kötőhelyét a membrán külső oldaláról a belső oldalra (transzporter protein). Szerző: LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], a Wikimedia Commonsból.

A számos szabályozott eljárás közül kiemelkedik a következők: 1) hasnyálmirigy-sejtek inzulin felszabadulása, amelyet magas glükózkoncentráció stimulál; 2) májsejtek glükagon szekréciója glükóztermeléshez hipoglikémia esetén.

Megkönnyíti a glükóz szállítását a sejtbe

Az energiatermelés során a sejtekbe jutó glükóz megközelítőleg 75% -a megy végbe egy passzív transzportmechanizmuson keresztül, amelyet elősegítenek a transzportereknek nevezett integrált membránfehérjék.

Ezt a szállítási mechanizmust széles körben elõsegített diffúziónak nevezik. Ehhez nem szükséges az energia hozzájárulása, és a koncentráció-gradiens mellett részesítik. Vagyis egy nagy koncentrációjú területről az alacsony koncentrációjú területre.

Eddig legalább 14 izotóp glükóz-megkönnyített diffúziós transzportert - köztük a GLUT2-et - azonosítottak. Mindegyikük a segítők főcsaládjába (MSF) tartozik, és konszenzussal GLUT-oknak hívják (angolul a "Glucose Transporters" rövidítésnél).

Az eddig jellemzett különféle GLUT-okat SLC2A gének kódolják, és jelentős különbségeket mutatnak az aminosav-szekvencia, a hordozott szubsztrátok preferenciája, valamint a sejtek és szövetek eloszlása ​​szempontjából.

A GLUT2 tulajdonságai

A GLUT2 a vércukorszintet egy irányba szállítja a glükózt (uniport). Ezt a funkciót a GLUT1 is gyakorolja, amely a legtöbb bőséges glükóz transzporter gyakorlatilag az összes emlős sejtben.

Ettől eltérően azonban rendkívül alacsony affinitással rendelkezik a glükóz iránt, ami azt jelenti, hogy csak akkor képes szállítani, ha e cukor koncentrációi az extracelluláris környezetben általában nagyon magas értékeket érnek el.

Annak ellenére, hogy alacsony affinitással rendelkezik a glükóz mellett, magas szállítási kapacitással rendelkezik, ami azt jelenti, hogy nagy mennyiségű hexóst képes nagy sebességgel szállítani. Úgy tűnik, hogy ez a két tulajdonság kapcsolódik ennek a transzporternek a glükózkoncentráció finom változásainak reagálásában játszott szerepéhez.

Ennek a transzporternek a molekuláris jellemzésével kapcsolatos tanulmányai kimutatták, hogy nem rendelkezik egyedi specifitással a glükózra. Éppen ellenkezőleg, képes közvetíteni a fruktóz, galaktóz, mannóz és glükózamin passzív szállítását. Alacsony affinitást mutat az első háromhoz és magas affinitást a glükozaminhoz.

Mivel ezek a molekulák hat szénatomot tartalmazó cukrok, ezért inkább hexóz transzporternek, mint glükóz transzporternek tekinthető.

A GLUT2 szerkezete

A GLUT2 peptidszekvenciája 55% -ban megegyezik a GLUT1 glükóz magas affinitású transzporterének szekvenciájával.

Annak ellenére, hogy a két transzporter szekvenciái között ez a kis mértékű hasonlóság mutatkozik, a röntgenkrisztallográfiával végzett vizsgálatok azt mutatták, hogy hasonló szerkezetűek.

Ez a szerkezet megfelel az α-hélixben a multipass transzmembrán fehérjének. Vagyis többször keresztezi a membránt az α-hélix konfigurációjú transzmembrán szegmenseken keresztül.

Ahogyan a fő szuperitilitárius család (MSF) minden tagjának, amelyhez tartozik, 12 spirális szegmens keresztezi a membránt. Ezek közül hat térbelilag átrendeződik, hogy hidrofil pórusokat képezzen, amelyeken keresztül a cukrok mobilizálódnak.

Meg kell jegyezni, hogy a hexóz-kötő helyet a fehérje karboxil- és aminoterminális végei által mutatott orientáció és ál-szimmetria határozza meg. Mindkettő a membrán ugyanazon oldalán van kitéve egy üregnek, amelyben a hat cukor-atom elrendezése felismerhető, megkönnyítve azok összekapcsolódását.

A transzporter szerkezetének változása összefügg azzal a mechanizmussal, amelyet a cukroknak a membrán egyik oldaláról a másikra szállítására használ. Ez a szerkezeti deformáció lehetővé teszi a kötőhely mobilizálását a citoplazmatikus oldal felé, ahol a szállított molekula gyorsan felszabadul.

A GLUT2 tulajdonságai

A glükóz, mannóz, galaktóz és glükózamin szekvenciájának közvetítésén keresztül a sejtben számos fiziológiai funkciót tulajdonítanak ennek a transzporternek a különféle sejttípusokban történő expressziójához.

Ezen funkciók nagy részét génszuppressziós technikák alkalmazásával határozták meg. Ez utóbbi a gén expressziójának megakadályozását foglalja magában, amelynek funkcióját meg kell vizsgálni egy adott szövet vagy egy teljes organizmus sejtjeiben.

Ebben az értelemben a GLUT2 expressziójának blokkolása egerekben kiderült, hogy ez a protein a vese és a máj sejtjeiben a glükóz szállításának fő eszköze. Ezenkívül a galaktóz és a fruktóz szállítása nem függ össze a glükóz előállításából ezekből a cukrokból a glükoneogenezis útján.

Ezen felül kimutatták, hogy szabályozó szerepet játszik a különféle fiziológiás funkciókban, mivel alacsony glükóz affinitása lehetővé teszi annak felismerését, ha e cukor koncentrációja magas.

A GLUT2 szerepe a sejt homeosztázis fenntartásában

Mivel az összes sejt, különösen az idegsejt energiatermelésében kritikus funkciót tölt be, a vérkoncentrációját 5mmol / l értéknél kell tartani. Ennek a koncentrációnak a változásait mindig a szabályozó fehérjék követik "glükózdetektálás" mechanizmusok segítségével.

Ezek a mechanizmusok olyan molekuláris stratégiákból állnak, amelyek lehetővé teszik a gyors reagálást a glükózkoncentráció hirtelen változásaira. Ebben az értelemben a GLUT2 expressziója olyan sejtek membránjában, amelyek funkcióit hiperglikémia aktiválja, szabályozási szerepet kap.

Valójában kimutatták, hogy a hasnyálmirigy sejtek által kiválasztott inzulinszekréciót a glükóz GLUT2 általi kimutatása váltja ki.

A hasnyálmirigy-sejtek általi inzulinszekréciót a glükóz GLUT2 általi kimutatása váltja ki. Írta: Joshua J Reed, a Wikimedia Commonsból.

Ezenkívül közvetíti a táplálás, a termoreguláció és a hasnyálmirigy-sejtek autonóm idegvezérlését, amelyet a glükóz kimutatása stimulál.

Amikor a GLUT2 szintje az idegsejtekben csökken, pozitív jelet generálnak a glükagon szekréció kiváltására. Emlékeztetve arra, hogy a glukagon olyan hormon, amely elősegíti a máj glükóztermelését a glikogénraktárakból.

Irodalom

1. Burcelin R, Thorens B. Bizonyíték arra, hogy a pankreatin kívüli GLUT-függő glükózérzékelők szabályozzák a glükagon szekréciót. Cukorbetegség. 2001; 50 (6): 1282-1289.
2. Kellett GL, Brot-Laroche E, Mace OJ, Leturque A. Cukor felszívódása a bélben: a GLUT2 szerepe. Annu Rev Nutr. 2008 28: 35-54.
3. A Lamy CM, Sanno H, Labouèbe G, Picard A, Magnan C, Chatton JY, Thorens B. A magok traktusának szoliaritásainak hipoglikémiával aktivált GLUT2 idegsejtjei stimulálják a vagális aktivitást és a glukagon szekréciót. Cell Metab. 2014 19 (3): 527-538.
4. Mueckler M, Thorens B. Az SLC2 (GLUT) membrán transzporterek családja. Mol Aspects Med., 2013; 34 (2-3): 121-38.
5. Tarussio D, Metref S, Seyer P, Mounien L, Vallois D, Magnan C, Foretz M, Thorens B. Az ideges glükózérzékelés szabályozza a szülés utáni β-sejtek proliferációját és a glükóz homeosztázisát. J Clin Invest. 2014 124 (1): 413-424.
6. B. GLUT2 hasnyálmirigy és pankreás extrakvózis kimutatásában (áttekintés). Mol Membr, Biol., 2001; 18 (4): 265-273.
7. Thorens B, Mueckler M. Glükóz transzporterek a 21. században. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2010-ben; 298 (2): E141-E145.
8. Thorens B. GLUT2, glükózérzékelés és glükóz-homeosztázis. Diabetológia. 2015-ig; 58 (2): 221-232.