GLUT 2: EGENSKAPER, STRUKTUR, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

GLUT2 är en glukostransportör med låg affinitet som uttrycks i membranen i bukspottkörtel-, lever-, njure- och tarmcellerna samt i astrocyter och tanicyter. Förutom att förmedla glukostransport, är det också involverat i transporten av fruktos, galaktos och glukosamin; så mer än en glukostransportör är det en hexostransportör.

Det faktum att det har en låg affinitet för glukos gör att den kan fungera som ett avkännande protein för glukosnivåer i blodet. Därför deltar den i den reglerande kontrollen av många fysiologiska händelser som svarar på fluktuationer i koncentrationen av glukos i blodet.

Den underlättade diffusionsglukostransportören typ 2 (GLUT2) ändrar dess konformation genom att mobilisera bindningsstället för glukos från utsidan till insidan av membranet (transporterprotein) Av LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], från Wikimedia Commons.

Bland de många processer som det reglerar skiljer sig följande ut: 1) frisättning av insulin av bukspottkörtelceller som stimuleras av höga koncentrationer av glukos; 2) glukagonutsöndring av hepatocyter för glukosproduktion vid hypoglykemi.

Underlättad transport av glukos in i cellen

Cirka 75% av glukos som kommer in i cellen för att bränna metaboliska vägar för energiproduktion gör det genom en passiv transportmekanism underlättad av integrerade membranproteiner som kallas transportörer.

Denna transportmekanism är allmänt känd som underlättad diffusion. Det kräver inte ett bidrag av energi som ska utföras och ges till förmån för en koncentrationsgradient. Det vill säga från ett område med hög koncentration till ett med låg koncentration.

Åtminstone 14 isoformer av glukosförenklade diffusionstransportörer, inklusive GLUT2, har hittills identifierats. Alla tillhör den huvudsakliga superfamiljen av facilitatorer (MSF) och, genom konsensus, kallas GLUTs (för akronymen på engelska av ”Glucose Transporters”).

De olika GLUT: er som hittills har karakteriserats kodas av SLC2A-gener och uppvisar markanta skillnader i aminosyrasekvens, företräde för substraten de bär, och cell- och vävnadsfördelning.

GLUT2-funktioner

GLUT2 mobiliserar glukos genom en transportmekanism i en riktning (uniport). Denna funktion utförs också av GLUT1, den vanligaste glukostransportören i praktiskt taget alla däggdjursceller.

Till skillnad från detta har den emellertid en extremt låg affinitet för glukos, vilket innebär att den endast kan transportera det när koncentrationen av detta socker tenderar att nå mycket höga värden i den extracellulära miljön.

Trots att den har en låg affinitet för glukos har den en hög transportkapacitet, vilket innebär att den kan transportera stora mängder av denna hexos med hög hastighet. Dessa två egenskaper verkar vara relaterade till denna transportörs roll när det gäller att svara på subtila förändringar i glukoskoncentration.

Molekylär karakteriseringsstudier av denna transportör har visat att den inte har unik specificitet för glukos. Tvärtom, det kan mediera den passiva transporten av fruktos, galaktos, mannos och glukosamin. Presenterar låg affinitet för de första tre och hög affinitet för glukosamin.

Eftersom alla dessa molekyler är sockerarter med sex kolatomer kan det betraktas som en hexostransportör snarare än en glukostransportör.

GLUT2-struktur

GLUT2 har en peptidsekvens som är 55% identisk med den för transporteraren med hög affinitet för glukos GLUT1.

Trots denna låga procentandel av likhet mellan sekvenserna för båda transportörerna har studier som utförts med röntgenkristallografi visat att de uppvisar en liknande struktur.

Denna struktur motsvarar strukturen för ett multipass-transmembranprotein i a-helix. Det vill säga, det korsar membranet flera gånger genom transmembransegment som har en a-helixkonfiguration.

Som i alla medlemmar i den huvudsakliga superfamiljen av underlättare (MSF), till vilken den tillhör, korsar 12 spiralformade segment membranet. Sex av dessa omorganiserar sig själva rumsligt för att bilda en hydrofil por genom vilken socker mobiliseras.

Det bör noteras att hexosbindningsstället definieras av orienteringen och pseudopsymmetri som presenteras av karboxyl- och aminoterminaländen av proteinet. Båda utsatta för samma sida av membranet genererar ett hålrum i vilket arrangemanget av de sex sockeratomerna känns igen, vilket underlättar deras sammansättning.

En förändring i transportörens struktur är relaterad till den mekanism som används för att transportera socker från den ena sidan av membranet till den andra. Denna strukturella deformation gör det möjligt att mobilisera bindningsstället mot den cytoplasmiska sidan, där frisättningen av molekylen som har transporterats snabbt sker.

GLUT2-funktioner

Förutom att mediera sekwestrering av glukos, mannos, galaktos och glukosamin i cellen har många fysiologiska funktioner tillskrivits uttrycket av denna transportör i olika celltyper.

Många av dessa funktioner har bestämts med användning av genundertryckningstekniker. Det senare består i att förhindra uttrycket av genen vars funktion ska studeras i cellerna i en specifik vävnad eller i en fullständig organisme.

I detta avseende har blockering av uttrycket av GLUT2 i möss avslöjat att detta protein utgör det viktigaste sättet att transportera glukos i både njur- och leverceller. Dessutom är transporten av galaktos och fruktos inte relaterad till bildandet av glukos från dessa sockerarter via glukoneogenes.

Dessutom har det visats att det har en reglerande roll i olika fysiologiska funktioner, eftersom dess låga affinitet för glukos gör det möjligt att detektera när koncentrationen av detta socker är hög.

Roll av GLUT2 i upprätthållandet av cellhomeostas

Eftersom den uppfyller en kritisk funktion för energiproduktion av alla celler, särskilt nervceller, måste dess koncentration i blodet hållas nära ett värde av 5 mmol / l. Variationer i denna koncentration övervakas alltid av reglerande proteiner genom "glukosdetekterings" -mekanismer.

Dessa mekanismer består av molekylstrategier som möjliggör ett snabbt svar på plötsliga variationer i glukoskoncentration. I detta avseende ger uttrycket av GLUT2 i membranet hos celler vars funktioner aktiveras av hyperglykemi en reglerande roll.

I själva verket har det visats att insulinsekretion av bukspottkörtelceller utlöses av detektering av glukos av GLUT2.

Insulinsekretion från bukspottkörtelceller utlöses genom att GLUT2 detekterar glukos. Av Joshua J Reed, från Wikimedia Commons.

Dessutom medierar den den autonoma nervstyrningen av utfodring, termoregulering och funktionen av bukspottkörtelceller som stimuleras genom glukosdetektering.

När GLUT2-nivåerna minskar i nervcellerna genererar de en positiv signal för att utlösa glukagonutsöndring. Kom ihåg att glukagon är ett hormon som främjar glukosproduktion i levern från glykogenlagrar.

referenser

1. Burcelin R, Thorens B. Bevis på att extrapancreatisk GLUT-beroende glukossensorer styr glukagonutsöndring. Diabetes. 2001; 50 (6): 1282-1289.
2. Kellett GL, Brot-Laroche E, Mace OJ, Leturque A. Sockerabsorption i tarmen: rollen som GLUT2. Annu Rev Nutr. 2008; 28: 35-54.
3. Lamy CM, Sanno H, Labouèbe G, Picard A, Magnan C, Chatton JY, Thorens B. Hypoglykemi-aktiverade GLUT2-neuroner i nucleus tractus solitaries stimulerar vagal aktivitet och glukagonutsöndring. Cell Metab. 2014; 19 (3): 527-538.
4. Mueckler M, Thorens B. SLC2 (GLUT) -familjen av membrantransporter. 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. Nervös glukosavkänning reglerar postnatal p-cellproliferation och glukoshomeostas. J Clin Invest. 2014; 124 (1): 413-424.
6. B. GLUT2 vid pankreas- och extra-pankreatisk glukodetektion (granskning). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 265-273.
7. Thorens B, Mueckler M. Glukostransportörer i 2000-talet. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2010; 298 (2): E141-E145.
8. Thorens B. GLUT2, glukosavkänning och glukoshomeostas. Diabetologi. 2015; 58 (2): 221-232.