Funkce GLUT, hlavní transportéry glukózy

The NADBYTEK Jedná se o řadu transportérů typu gate, které jsou odpovědné za pasivní transport glukózy směrem k cytosolu široké škály savčích buněk.

Většina GLUT, které byly dosud identifikovány, však nejsou specifické pro glukózu. Naopak jsou schopné transportovat různé cukry, jako je manóza, galaktóza, fruktóza a glukosamin, jakož i další typy molekul, jako jsou uráty a mannositol..

Dosud bylo identifikováno nejméně 14 GLUT. 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..

Rejstřík článků

• 1 Mobilizace glukózy v buňkách
• 2 dopravníky GLUT
• 3 Struktura
• 4 Klasifikace
• 5 hlavních transportérů a funkcí glukózy
  • 5.1 GLUT1
  • 5.2 GLUT2
  • 5.3 GLUT3
  • 5.4 GLUT4
  • 5.5 GLUT8
  • 5.6 GLUT9
  • 5.7 GLUT12
  • 5.8 GLUT13
• 6 Reference

Mobilizace glukózy v buňkách

Většina živých buněk závisí na částečné nebo úplné oxidaci glukózy, aby získala energii potřebnou k provedení svých životně důležitých procesů..

Vstup této molekuly do cytosolu buňky, kde je metabolizován, závisí na pomoci transportních proteinů, protože je dostatečně velká a polární, aby dokázala sama projít lipidovou dvojvrstvou..

V eukaryotických buňkách byly identifikovány dva hlavní typy transportérů podílejících se na mobilizaci tohoto cukru: kotransportéry Na + / glukóza (SGLT) a GLUT uniportery..

První používají sekundární aktivní transportní mechanismus, kde Na + kotransport poskytuje hybnou energii k provedení procesu. Zatímco druhý provádí pasivní pohyb, což je mechanismus, který nevyžaduje energii a je ve prospěch koncentračního gradientu cukru..

Dopravníky GLUT

GLUT transportéry, v angličtině zkratka „Glucose Transporters“, jsou skupina transportérů typu gate, které jsou odpovědné za pasivní transport glukózy z extracelulárního média do cytosolu.

Patří do velké nadrodiny zprostředkovaných difuzních transportérů (MSF), která se skládá z velkého počtu transportérů odpovědných za provádění transmembránového transportu široké škály malých organických molekul..

Ačkoli se zdá, že jejich název naznačuje, že transportují pouze glukózu, mají tyto transportéry různé specificity pro různé monosacharidy šesti atomů uhlíku. Proto jsou více než transportéry glukózy transportéry hexózy.

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

V každé z těchto tkání se kinetické vlastnosti těchto transportérů značně liší. Zdá se, že poslední z nich naznačuje, že každý z nich je navržen tak, aby reagoval na různé metabolické potřeby..

Struktura

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

Všechny z nich jsou integrální víceprůchodové membránové proteiny, to znamená, že několikrát procházejí lipidovou dvojvrstvou přes transmembránové segmenty bohaté na hydrofobní aminokyseliny..

Peptidová sekvence těchto transportérů se pohybuje mezi 490-500 aminokyselinovými zbytky a jejich trojrozměrná chemická struktura je podobná té, která je uvedena pro všechny ostatní členy hlavní nadrodiny facilitátorů (MSF)..

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

Navíc jsou amino a karboxylové konce proteinu 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 pro transport jakéhokoli jiného monosacharidu.

V tomto smyslu je tvorba pórů, kterými cukr prochází po směru vazebného místa, definována centrálním uspořádáním šroubovic 3, 5, 7 a 11. Všechny tyto mají na jedné straně vysokou hustotu polárních zbytků které usnadňují tvorbu vnitřního hydrofilního prostředí pórů.

Klasifikace

GLUT byly klasifikovány do tří velkých tříd na základě stupně podobnosti peptidové sekvence a také polohy glykosylované domény..

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

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

Třída I je tvořena transportéry 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 jiné umístění, kinetické vlastnosti, specificitu substrátu a funkce..

Hlavní transportéry a funkce glukózy

GLUT1

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

GLUT2

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

GLUT3

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

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

GLUT4

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

GLUT8

Přenáší glukózu i fruktózu do vnitřku jaterních, nervových, srdečních, střevních a tukových buněk.

GLUT9

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

GLUT12

V kosterním svalu je tento transportér přemístěn na plazmatickou membránu v reakci na inzulín, čímž působí v mechanismech odpovědi na tento hormon. Jeho exprese byla také stanovena v buňkách prostaty, placenty, ledvin, mozku a mléčných žláz..

GLUT13

Provádí specifický vázaný transport myoinositolu a vodíku. Přispívá tak ke snížení pH mozkomíšního moku na hodnoty blízké 5,0 nervovými buňkami, které tvoří mozeček, hypotalamus, hipokampus a mozkový kmen..

Reference

1. Kritická recenze Augustina R. Rodina bílkovin zprostředkovatelů transportu glukózy: Koneckonců 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 savčích transportérů glukózy. 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 zprostředkovatelů přenosu cukru / polyolu: nomenklatura, sekvenční charakteristiky a potenciální funkce jejích nových členů (přehled). Mol Membr Biol.2001; 18 (4): 247-56.
5. Kinnamon SC, Finger TE. Chuť 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 lidského genu SLC2A11 (GLUT11): alternativní použití promotoru, funkce, exprese a subcelulární distribuce tří izoforem a nedostatek myšího ortologu. Mol Membr Biol. 2005; 22 (4): 339-51.
7. Schürmann A. Pohled na „podivné“ hexosové transportéry 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 glutl a test absorpce glukózy erytrocyty. Ann Neurol. 2011; 70 (6): 996-1005.