2. PĀRMĒRĪBA: RAKSTURLIELUMI, STRUKTŪRA, FUNKCIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

GLUT2 ir zemas afinitātes glikozes transportētājs, kas izteikts aizkuņģa dziedzera, aknu, nieru un zarnu šūnu membrānās, kā arī astrocītos un tanicītos. Papildus glikozes transporta starpniecībai tas ir iesaistīts arī fruktozes, galaktozes un glikozamīna transportēšanā; tātad vairāk nekā glikozes transportētājs ir heksozes transportētājs.

Fakts, ka tai ir zema afinitāte pret glikozi, ļauj tai darboties kā proteīnam, kas uztver glikozes līmeni asinīs. Tāpēc tas piedalās daudzu fizioloģisku notikumu, kas reaģē uz glikozes koncentrācijas svārstībām asinīs, regulatīvā kontrolē.

2. tipa atvieglotais difūzijas glikozes transportētājs (GLUT2) maina savu konformāciju, mobilizējot glikozes saistīšanās vietu no membrānas ārējās puses uz iekšējo pusi (transportiera proteīns). Autors: LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], no Wikimedia Commons.

Starp daudzajiem procesiem, kurus tas regulē, izceļas šādi: 1) aizkuņģa dziedzera šūnas atbrīvo insulīnu, ko stimulē augsta glikozes koncentrācija; 2) glicagona sekrēcija ar hepatocītiem glikozes ražošanai hipoglikēmijas gadījumā.

Atvieglota glikozes transportēšana šūnā

Apmēram 75% glikozes, kas nonāk šūnā, lai kurinātu vielmaiņas ceļus enerģijas ražošanai, notiek caur pasīvo transporta mehānismu, ko atvieglo integrālie membrānas proteīni, kurus sauc par transportētājiem.

Šis transporta mehānisms ir plaši pazīstams kā atvieglota difūzija. Tam nav nepieciešams enerģijas ieguldījums, un tas tiek dots par labu koncentrācijas gradientam. Tas ir, no augstas koncentrācijas zonas līdz zema koncentrācijas apgabalam.

Līdz šim ir identificēti vismaz 14 glikozes difūzijas transportētāju izoformi, ieskaitot GLUT2. Visi no tiem pieder galvenajai koordinatoru saimei (MSF), un pēc vienprātības principa tos sauc par GLUT (akronīmam angļu valodā ar nosaukumu “Glucose Transporters”).

Dažādos līdz šim raksturīgos GLUT kodē SLC2A gēni, un tiem ir izteiktas aminoskābju secības atšķirības, priekšroka substrātiem, kurus tie pārvadā, un sadalījums pa šūnām un audiem.

GLUT2 iespējas

GLUT2 mobilizē glikozi, izmantojot transporta mehānismu vienā virzienā (bezvada). Šo funkciju veic arī GLUT1, visbagātākais glikozes transportētājs praktiski visās zīdītāju šūnās.

Tomēr atšķirībā no tā ir ārkārtīgi zema afinitāte pret glikozi, kas nozīmē, ka tas to spēj pārvadāt tikai tad, kad šī cukura koncentrācija ārpusšūnu vidē mēdz sasniegt ļoti augstas vērtības.

Neskatoties uz zemu afinitāti pret glikozi, tam ir augsta pārvadāšanas spēja, kas nozīmē, ka tas var pārvadāt lielu daudzumu šīs heksozes lielā ātrumā. Šķiet, ka šie divi raksturlielumi ir saistīti ar šī transportētāja lomu, reaģējot uz smalkām glikozes koncentrācijas izmaiņām.

Šī transportētāja molekulārā raksturojuma pētījumi parādīja, ka tam nav unikālas specifitātes glikozei. Gluži pretēji, tas spēj būt starpnieks fruktozes, galaktozes, mannozes un glikozamīna pasīvajā transportēšanā. Uzrādot zemu afinitāti pirmajiem trim un augstu afinitāti pret glikozamīnu.

Tā kā visas šīs molekulas ir cukuri ar sešiem oglekļa atomiem, to var uzskatīt par heksozes transportētāju, nevis par glikozes transportētāju.

GLUT2 struktūra

GLUT2 peptīdu secība ir 55% identiska glikozes GLUT1 augstas afinitātes transportētāja secībai.

Tomēr, neraugoties uz šo nelielo līdzību procentos starp abu pārvadātāju sekvencēm, pētījumi, kas veikti ar rentgenstaru kristalogrāfiju, parādīja, ka tiem ir līdzīga struktūra.

Šī struktūra atbilst daudzkārtēja transmembrāna proteīna struktūrai α-spirālē. Tas ir, tas vairākas reizes šķērso membrānu caur transmembrānas segmentiem, kuriem ir α-spirāles konfigurācija.

Tāpat kā visiem galvenajiem superkoordinatoru ģimenes locekļiem, kuriem tas pieder, 12 spirālveida segmenti šķērso membrānu. Seši no tiem telpiski pārkārtojas, veidojot hidrofīlas poras, caur kurām tiek mobilizēti cukuri.

Jāatzīmē, ka heksozes saistošo vietu nosaka orientācija un pseudopsimetrija, ko atspoguļo olbaltumvielu karboksilgrupa un aminosadales. Abas, kas pakļautas vienai un tai pašai membrānas pusei, rada dobumu, kurā tiek atpazīts sešu cukura atomu izvietojums, atvieglojot to savienojumu.

Pārvadātāja struktūras izmaiņas ir saistītas ar mehānismu, ko tas izmanto cukuru pārvadāšanai no vienas membrānas puses uz otru. Šī strukturālā deformācija ļauj mobilizēt saistīšanās vietu citoplazmas pusē, kur notiek ātri pārvadātās molekulas izdalīšanās.

GLUT2 iespējas

Papildus tam, ka starpnieks ir glikozes, mannozes, galaktozes un glikozamīna sekvestrācija šūnā, daudzām fizioloģiskām funkcijām ir piedēvētas šī transportiera ekspresija dažādos šūnu tipos.

Daudzas no šīm funkcijām ir noteiktas, izmantojot gēnu nomākšanas paņēmienus. Pēdējais sastāv no tā gēna izpausmes novēršanas, kura funkcija ir jāpēta konkrētu audu vai visa organisma šūnās.

Šajā ziņā, bloķējot GLUT2 ekspresiju pelēm, atklājās, ka šis proteīns ir galvenais glikozes transportēšanas līdzeklis gan nieru, gan aknu šūnās. Turklāt galaktozes un fruktozes transportēšana nav saistīta ar glikozes veidošanos no šiem cukuriem glikoneoģenēzes ceļā.

Turklāt ir pierādīts, ka tam ir regulējoša loma dažādās fizioloģiskās funkcijās, ņemot vērā, ka tā zemā afinitāte pret glikozi ļauj noteikt, kad šī cukura koncentrācija ir augsta.

GLUT2 loma šūnu homeostāzes uzturēšanā

Tā kā tas pilda kritisku funkciju, ražojot enerģiju visās šūnās, jo īpaši nervu šūnās, tā koncentrācijai asinīs jāturas tuvu vērtībai 5 mmol / l. Šīs koncentrācijas izmaiņas vienmēr tiek kontrolētas ar proteīniem, izmantojot "glikozes noteikšanas" mehānismus.

Šie mehānismi sastāv no molekulārām stratēģijām, kas ļauj ātri reaģēt uz pēkšņām glikozes koncentrācijas izmaiņām. Šajā ziņā GLUT2 ekspresija šūnu membrānā, kuru funkcijas aktivizē hiperglikēmija, piešķir tai normatīvo lomu.

Faktiski ir pierādīts, ka aizkuņģa dziedzera šūnas insulīna sekrēciju izraisa GLUT2 noteiktais glikozes līmenis.

Insulīna sekrēciju aizkuņģa dziedzera šūnās izraisa GLUT2 noteiktais glikozes līmenis. Autors Džošua Dž Reds, no Wikimedia Commons.

Turklāt tas pastarpina starp barošanu, termoregulāciju un aizkuņģa dziedzera šūnu autonomu nervu kontroli, ko stimulē glikozes noteikšana.

Kad GLUT2 līmenis pazeminās nervu šūnās, tie rada pozitīvu signālu, lai izraisītu glikagona sekrēciju. Atceroties, ka glikagons ir hormons, kas veicina glikozes ražošanu aknās no glikogēna veikaliem.

Atsauces

1. Burcelin R, Thorens B. Pierādījumi, ka no GLP atkarīgie glikozes sensori kontrolē glicagona sekrēciju. Cukura diabēts. 2001; 50 (6): 1282-1289.
2. Kellett GL, Brot-Laroche E, Mace OJ, Leturque A. Cukura uzsūkšanās zarnās: GLUT2 loma. Annu Rev Nutr. 2008; 28: 35-54.
3. Lamy CM, Sanno H, Labouèbe G, Picard A, Magnan C, Chatton JY, Thorens B. Hipoglikēmijas aktivizētie GLUT2 neironi no kodola trakta solitāriem stimulē vagālās aktivitātes un glikagona sekrēciju. Šūnu metabolisms. 2014. gads; 19 (3): 527-538.
4. Mueckler M, Thorens B. SLC2 (GLUT) saimes membrānu transportētāji. 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. Nervu glikozes līmeņa noteikšana regulē pēcdzemdību β šūnu proliferāciju un glikozes homeostāzi. J Clin Invest. 2014. gads; 124 (1): 413–424.
6. B. GLUT2 aizkuņģa dziedzera un ārpus aizkuņģa dziedzera glikozes noteikšanā (pārskats). Mol Membr Biol, 2001; 18 (4): 265–273.
7. Thorens B, Mueckler M. Glikozes transportētāji 21. gadsimtā. Am J Physiol endokrinola metabolisms. 2010; 298 (2): E141-E145.
8. Thorens B. GLUT2, glikozes noteikšana un glikozes homeostāze. Diabetoloģija. 2015; 58 (2): 221–232.