GLUT: FUNKTIONER, HUVUDSAKLIGA GLUKOSTRANSPORTÖRER - BIOLOGI

Den GLUT är en serie av transportörer gate typ, i uppdrag att utföra den passiva glukostransport in i cytosolen hos ett stort antal olika däggdjursceller.

De flesta GLUT: er som hittills identifierats är inte specifika för glukos. Tvärtom, de kan transportera olika sockerarter såsom mannos, galaktos, fruktos och glukosamin, såväl som andra typer av molekyler såsom urater och mannositol.

Typisk struktur för en GLUT-glukostransportör. Av A2-33 från Wikimedia Commons.

Minst 14 GLUT har hittills identifierats. Alla har gemensamma strukturella egenskaper och skiljer sig både i vävnadsfördelning och i typen av molekyl som den bär. Därför verkar varje typ vara anpassad till olika fysiologiska förhållanden där den fyller en särskild metabolisk roll.

Mobilisering av glukos i cellerna

De flesta levande celler beror på partiell eller total oxidation av glukos för att erhålla den energi som krävs för att genomföra sina vitala processer.

Införandet av denna molekyl i cytosolen i cellen, där den metaboliseras, beror på hjälp av transporterproteiner, eftersom den är stor och polär tillräckligt för att kunna korsa lipid-tvåskiktet av sig själv.

I eukaryota celler har två huvudtyper av transportörer som är involverade i mobiliseringen av detta socker identifierats: Na + / glukos-cotransporters (SGLT) och GLUT uniporters.

De förstnämnda använder en sekundär aktiv transportmekanism, där Na + -transporten ger drivkraften för att utföra processen. Medan de senare utför en underlättad passiv rörelse, är en mekanism som inte kräver energi och är till förmån för koncentrationsgradienten av socker.

Transportmekanism som används av GLUT-hexostransportörer. Av Emma Dittmar - Eget arbete, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

GLUT-transportörer

GLUT-transportörer, för förkortningen på engelska för "Glukostransportörer", är en grupp av porttypstransporter som ansvarar för att genomföra passiv transport av glukos från det extracellulära mediet till cytosolen.

De tillhör den stora superfamiljen av underlättade diffusionstransportörer (MSF), som består av ett stort antal transportörer som ansvarar för att genomföra transmembrantransport av en mängd små organiska molekyler.

Även om deras namn tycks indikera att de bara transporterar glukos, har dessa transportörer olika egenskaper för olika monosackarider med sex kolatomer. Därför är de mer än glukostransportörer hexostransportörer.

Hittills har minst 14 GLUT identifierats och deras läge verkar vara vävnadsspecifik hos däggdjur. Det vill säga varje isoform uttrycks i väldigt speciella vävnader.

I var och en av dessa vävnader varierar de kinetiska egenskaperna hos dessa transportörer markant. Det senare verkar indikera att var och en av dem är utformade för att svara på olika metaboliska behov.

Strukturera

De 14 GLUT som hittills har identifierats har en serie gemensamma strukturella egenskaper.

Alla av dem är integrerade multipassmembranproteiner, det vill säga de korsar lipid-dubbelskiktet flera gånger genom transmembransegment som är rika på hydrofoba aminosyror.

Peptidsekvensen för dessa transportörer varierar mellan 490-500 aminosyrarester och deras tredimensionella kemiska struktur liknar den som rapporterats för alla andra medlemmar i den huvudsakliga facilitator superfamily (MSF).

Denna struktur kännetecknas av att presentera 12 transmembransegment i en a-spiralkonfiguration och ett starkt glykosylerat extracellulärt domän som, beroende på typen av GLUT, kan vara beläget i den bildade tredje eller femte slingan.

Dessutom är proteinets amino- och karboxylterminor orienterade mot cytosolen och uppvisar en viss grad av pseudosymmetri. Det sätt på vilket dessa ändar är rumsligt anordnade ger upphov till ett öppet hålrum som utgör bindningsstället för glukos eller för någon annan monosackarid som ska transporteras.

I detta avseende definieras bildningen av poren genom vilken sockret passerar nedströms om bindningsstället av ett centralt arrangemang av spiraler 3, 5, 7 och 11. Alla dessa har en hög densitet av polära rester som underlättar bildandet av den inre hydrofila miljön i poren.

Klassificering

GLUT: er har klassificerats i tre stora klasser baserat på graden av likhet hos peptidsekvensen, liksom positionen för det glykosylerade domänet.

GLUTer som tillhör klass I och II begränsar den starkt glykosylerade domänen till den första extracellulära slingan belägen mellan de första två transmembransegmenten. I klass III är det begränsat till den nionde slingan.

I var och en av dessa klasser varierar procentandelen av homologi mellan peptidsekvenserna mellan 14 och 63% i mindre konserverade regioner och mellan 30 och 79% i mycket konserverade regioner.

Klass I består av transportörer GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 och GLUT14. Klass II för GLUT5, 7, 9 och 11. Och klass III för GLUT6, 8, 10 och 12 och 13.

Det är viktigt att nämna att var och en av dessa transportörer har olika platser, kinetiska egenskaper, substratspecificiteter och funktioner.

Huvudsakliga glukostransportörer och funktioner

glut1

Det uttrycks huvudsakligen i erytrocyter, hjärnceller, moderkakor och njure. Även om dess huvudfunktion är att förse dessa celler med de glukosnivåer som är nödvändiga för att stödja cellulär andning, är det ansvarigt för transport av andra kolhydrater såsom galaktos, mannos och glukosamin.

GLUT2

Även om det är mycket specifikt för glukos, har GLUT2 en högre affinitet för glukosamin. Den är emellertid också kapabel att transportera fruktos, galaktos och mannos till cytosolen i lever, bukspottkörteln och njurcellerna i tunntarmsepitel.

GLUT3

Även om det har en hög affinitet för glukos, binder och transporterar GLUT3 också galaktos, mannos, maltos, xylos och dehydroaskorbinsyra med lägre affinitet.

Det uttrycks huvudsakligen i embryonala celler, så det upprätthåller kontinuerlig transport av dessa sockerarter från morkakan till alla celler i fostret. Dessutom har det upptäckts i muskel- och testikelceller.

GLUT4

Det har en hög affinitet för glukos och uttrycks endast i insulinkänsliga vävnader. Därför är det förknippat med glukostransport stimulerad av detta hormon.

GLUT8

Det transporterar både glukos och fruktos till det inre av levern, nerv, hjärta, tarm och fettceller.

GLUT9

Förutom att transportera glukos och fruktos har den en hög affinitet för urater, varför det medierar deras absorption i njurceller. Det har emellertid visat sig också uttryckas i leukocyter och celler i tunntarmen.

GLUT12

I skelettmuskler translokeras denna transportör till plasmamembranet som svar på insulin, och verkar sålunda som svarmekanismer på detta hormon. Dess uttryck har också bestämts i cellerna i prostata, moderkakan, njuren, hjärnan och bröstkörtlarna.

GLUT13

Den utför den specifika kopplade transporten av myoinositol och väte. Med detta bidrar det till att sänka cerebrospinalvätskans pH till värden nära 5,0 av nervceller som utgör cerebellum, hypothalamus, hippocampus och hjärnstam.

referenser

Augustin R. Kritisk recension. Proteinfamiljen för glukostransportledare: Det handlar inte bara om glukos trots allt. IUBMB Life. 2010; 62 (5): 315-33.
Bell GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S. Molekylärbiologi hos glukostransportörer från däggdjur. Diabetesomsorg. 1990; 13 (3): 198-208.
Castrejón V, Carbó R, Martínez M. Molekylära mekanismer involverade i glukostransport. REB. 2007; 26 (2): 49-57.
Joost HG, Thorens B. Den utvidgade GLUT-familjen av socker- / polyoltransportledare: nomenklatur, sekvensegenskaper och potentiella funktioner för de nya medlemmarna (granskning). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 247-56.
Kinnamon SC, Finger TE. En smak för ATP: neurotransmission i smaklökar. Främre cell Neurosci. 2013; 7: 264.
Scheepers A, Schmidt S, Manolescu A, Cheeseman CI, Bell A, Zahn C, Joost HG, Schürmann A. Karaktärisering av den mänskliga SLC2A11 (GLUT11) genen: alternativ promotoranvändning, funktion, uttryck och subcellulär distribution av tre isoformer och brist på musortolog. Mol Membr Biol. 2005; 22 (4): 339-51.
Schürmann A. Insikt i de "udda" hexostransportörerna GLUT3, GLUT5 och GLUT7. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2008; 295 (2): E225-6.
Thorens B, Mueckler M. Glukostransportörer i 2000-talet. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2010; 298 (2): E141-145.
Yang H, Wang D, Engelstad K, Bagay L, Wei Y, Rotstein M, Aggarwal V, Levy B, Ma L, Chung WK, De Vivo DC. Glut1-bristsyndrom och erytrocytglukosupptagningsanalys. Ann Neurol. 2011; 70 (6): 996-1005.

GLUT: FUNKTIONER, HUVUDSAKLIGA GLUKOSTRANSPORTÖRER - BIOLOGI - 2025