GLUT: FUNKCIÓK, FŐ GLÜKÓZ TRANSZPORTEREK - BIOLÓGIA - 2026

A GLUT egy sor szállítószalag típusú kapu, melynek feladata az passzív glükóz transzport végrehajtása sokféle emlős sejt citoszoljába.

A legtöbb eddig azonosított GLUT azonban nem specifikus a glükózra. Éppen ellenkezőleg, különféle cukrok, például mannóz, galaktóz, fruktóz és glükozamin, valamint más típusú molekulák, például urátok és mannositol szállítására képesek.

A GLUT glükóz transzporter tipikus felépítése. Írta: A2-33, a Wikimedia Commons-tól.

Eddig legalább 14 GLUT-ot azonosítottak. Mindegyiknek közös szerkezeti jellemzői vannak, és különböznek mind a szövet eloszlásában, mind a hordozott molekula típusában. Ezért úgy tűnik, hogy mindegyik típus alkalmazkodik a különböző élettani körülményekhez, ha bizonyos metabolikus szerepet tölt be.

A glükóz mobilizálása a sejtekben

A legtöbb élő sejt a glükóz részleges vagy teljes oxidációjától függ, hogy megkapja az élete folyamatának elvégzéséhez szükséges energiát.

Ennek a molekulanak a bejutása a sejt citoszoljába, ahol metabolizálódik, a transzporter fehérjék segítségétől függ, mivel elég nagy és poláris ahhoz, hogy önmagában át tudjon lépni a lipid kettős rétegen.

Az eukarióta sejtekben a cukor mobilizálásában részt vevő két fő típusú transzportert azonosítottak: a Na + / glükóz-transzporterek (SGLT) és a GLUT uniporterök.

Az előbbiek egy másodlagos aktív szállító mechanizmust használnak, ahol a Na + transzport biztosítja a motívum energiáját a folyamat végrehajtásához. Míg az utóbbi megkönnyíti a passzív mozgást, olyan mechanizmus, amely nem igényel energiát, és támogatja a cukor koncentráció-gradienst.

A GLUT hexóz transzporterek által használt szállítási mechanizmus. Írta: Emma Dittmar - Saját munka, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

GLUT szállítószalagok

A GLUT transzporterek, rövidítve angolul a "Glucose Transporters" betűszóhoz, egy kapu típusú transzporterek csoportja, amelyek felelősek a glükóz passzív szállításáért az extracelluláris táptalajból a citoszolba.

Ezek a megkönnyített diffúziós transzporterek (MSF) nagycsaládjába tartoznak, amely számos transzporterből áll, amelyek felelősek a sokféle kis szerves molekula transzmembrán transzportjának végrehajtásáért.

Noha a nevük látszólag azt jelzi, hogy csak glükózt szállítanak, ezeknek a transzportereknek eltérő a fajlagosságuk a hat szénatomot tartalmazó különböző monoszacharidokra. Ezért a glükóz transzporterek mellett hexóz transzporterek is.

A mai napig legalább 14 GLUT-t azonosítottak, és helyük úgy tűnik, hogy szövetspecifikus az emlősökben. Vagyis minden izoformát kifejezetten bizonyos szövetekben expresszálnak.

Ezen szövetek mindegyikében ezeknek a transzportereknek a kinetikai tulajdonságai jelentősen eltérnek. Úgy tűnik, hogy ez utóbbi azt jelzi, hogy mindegyiket úgy alakították ki, hogy megfeleljen a különféle anyagcsere-igényeknek.

Szerkezet

Az eddig azonosított 14 GLUT-nak számos közös szerkezeti jellemzője van.

Ezek mindegyike integrált multipass membránfehérjék, vagyis többször áthaladják a lipid kettős réteget a hidrofób aminosavakban gazdag transzmembrán szegmenseken keresztül.

Ezen transzporterek peptidszekvenciája 490-500 aminosavmaradék között változik, és háromdimenziós kémiai szerkezetük hasonló ahhoz, mint amit a fő segítőkészülék szupercsalád (MSF) minden más tagja esetében jelentettek.

Ezt a szerkezetet az jellemzi, hogy 12 transzmembrán szegmenst mutat be α-hélix konfigurációban és egy erősen glikozilezett extracelluláris domént, amely a GLUT típusától függően a kialakított harmadik vagy ötödik hurokban helyezkedik el.

Ezenkívül a fehérje amino- és karboxil-terminálisai a citoszol felé irányulnak, és bizonyos fokú ál-szimmetriát mutatnak. E végek térbeli elrendezése révén nyitott üreg alakul ki, amely a glükóz vagy más szállítandó monoszacharid kötési helyét képezi.

Ebben az értelemben a pórus kialakulását, amelyen keresztül a cukor átjut a kötési helyhez képest, a 3., 5., 7. és 11. helikusz központi elrendezése határozza meg. Ezek mindegyike nagy sűrűségű. poláris maradékok, amelyek megkönnyítik a pórus belső hidrofil környezetének kialakulását.

Osztályozás

A GLUT-okat három nagy osztályba soroltuk a peptidszekvencia hasonlósági foka, valamint a glikozilezett domén helyzete alapján.

Az I. és II. Osztályba tartozó GLUT-ok a nagymértékben glikozilezett domént az első két extramembrán szegmens között elhelyezkedő extracelluláris hurokra korlátozzák. Míg a III. Osztályban a kilencedik hurokra korlátozódik.

Ezen osztályok mindegyikében a peptidszekvenciák közötti homológia százalékos aránya kevésbé konzervált régiókban 14 és 63%, és erősen konzervált régiókban 30 és 79% között mozog.

Az I. osztály GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 és GLUT14 transzporterekből áll. II. Osztály a GLUT5, 7, 9 és 11 számára, és III. Osztály a GLUT6, 8, 10, 12 és 13 számára.

Fontos megemlíteni, hogy ezen transzporterek mindegyikének eltérő elhelyezkedése, kinetikai tulajdonságai, szubsztrátjainak sajátosságai és funkciói vannak.

Fő glükóz transzporterek és funkciók

GLUT1

Főleg eritrocitákban, agysejtekben, placentában és vesében expresszálódik. Bár fő feladata az, hogy ezeknek a sejteknek a sejtek légzésének támogatásához szükséges glükózszintet biztosítson, az egyéb szénhidrátok, például a galaktóz, a mannóz és a glükozamin szállításáért felel.

GLUT2

Noha a glükózra nagyon specifikus, a GLUT2 nagyobb affinitással rendelkezik a glükózaminhoz. Ugyanakkor képes a fruktóz, galaktóz és mannóz továbbítására is a vékonybél hámjának máj-, hasnyálmirigy- és vese sejtjeinek citoszoljába.

GLUT3

Noha a glükóz iránti affinitása magas, a GLUT3 alacsonyabb affinitással köti és szállítja a galaktózt, a mannózt, a maltózt, a xilózt és a dehidroaszkorbinsavat is.

Főleg embrionális sejtekben expresszálódik, így fenntartja ezen cukrok folyamatos szállítását a placentából a magzati sejtekbe. Ezenkívül izom- és heresejtekben is kimutatták.

GLUT4

Magas affinitással rendelkezik a glükóz iránt, és csak az inzulin-érzékeny szövetekben fejeződik ki. Ezért összekapcsolódik a hormon stimulált glükózszállításával.

GLUT8

Szállítja mind a glükózt, mind a fruktózt a máj-, ideg-, szív-, bél- és zsírsejtek belsejébe.

GLUT9

A glükóz és a fruktóz szállítása mellett nagy affinitással rendelkezik az urátokkal szemben, ezért közvetíti azok felszívódását a vesejtekben. Azt találtuk azonban, hogy expresszálódik a vékonybél leukocitáiban és sejtjeiben is.

GLUT12

A vázizomban ez a transzporter az inzulinra adott válaszként a plazmamembránba transzlokálódik, és így a hormon reakciójára szolgáló mechanizmusokban hat. Kifejezettségét a prosztata, a méhlepény, a vese, az agy és az emlőmirigyek sejtjeiben is meghatározták.

GLUT13

Végzi a mioinositol és a hidrogén specifikus kapcsolt szállítását. Ezzel hozzájárul a cerebrospinális folyadék pH-jának 5,0-ra való csökkentéséhez az idegsejtekből, amelyek a kisagyt, a hipotalamust, a hippokampust és az agytörzst alkotják.

Irodalom

1. Augustin R. Kritikus áttekintés. A glükóz transzport elősegítőinek fehérjecsaládja: Végül is nemcsak a glükózról. IUBMB Life. 2010-ben; 62 (5): 315-33.
2. Bell GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S. Az emlősök glükóz transzportereinek molekuláris biológiája. Cukorbetegség-gondozás. 1990; 13 (3): 198-208.
3. Castrejón V, Carbó R, Martínez M. A glükózszállításban részt vevő molekuláris mechanizmusok. REB. 2007; 26 (2): 49-57.
4. Joost HG, Thorens B. A cukor / poliol transzport elősegítőinek kibővített GLUT-családja: nómenklatúrája, szekvencia-jellemzői és új tagjainak lehetséges funkciói (áttekintés). Mol Membr. Biol., 2001, 18 (4), 247-56.
5. Kinnamon SC, Finger TE. Az ATP ízlése: neurotranszmisszió az ízlelőbimbókban. Frontális neurosci. 2013; 7: 264.
6. Scheepers A, Schmidt S, Manolescu A, Cheeseman CI, Bell A, Zahn C, Joost HG, Schürmann A. Az emberi SLC2A11 (GLUT11) gén jellemzése: alternatív promoterhasználat, funkció, expresszió és három izoforma subcelluláris eloszlása, valamint az egér ortológjának hiánya. Mol Membr, Biol., 2005; 22 (4): 339-51.
7. Schürmann A. Betekintés a GLUT3, GLUT5 és GLUT7 páratlan hexóz transzporterekbe. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2008; 295 (2): E225-6.
8. Thorens B, Mueckler M. Glükóz transzporterek a 21. században. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2010-ben; 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 hiányos szindróma és eritrociták glükózfelvételi vizsgálata. Ann Neurol. 2011-ben; 70 (6): 996-1005.