GLUT: FUNKCIJAS, GALVENIE GLIKOZES TRANSPORTĒTĀJI - BIOLOĢIJA - 2025

GLUT ir virkne konveijeri vārtu veida, kas atbild par veicot pasīvo glikozes transportu citosolā dažādām zīdītāju šūnām.

Tomēr vairumam līdz šim identificēto GLUT nav specifiska glikozes koncentrācija. Gluži pretēji, tie spēj pārvadāt dažādus cukurus, piemēram, mannozi, galaktozi, fruktozi un glikozamīnu, kā arī cita veida molekulas, piemēram, urātus un mannositolu.

GLUT glikozes transportētāja tipiskā struktūra. Autors: A2-33, no Wikimedia Commons.

Līdz šim ir identificēti vismaz 14 GLUT. Visiem no tiem ir kopīgas strukturālās īpašības un tie atšķiras gan sadalījumā pa audiem, gan pēc molekulu veida, ko tā pārvadā. Tāpēc katrs tips, šķiet, ir pielāgots dažādiem fizioloģiskiem apstākļiem, ja tas pilda noteiktu metabolisma lomu.

Glikozes mobilizācija šūnās

Lielākā daļa dzīvo šūnu ir atkarīgas no daļējas vai pilnīgas glikozes oksidācijas, lai iegūtu enerģiju, kas nepieciešama to dzīvībai svarīgo procesu veikšanai.

Šīs molekulas iekļūšana šūnas citosolā, kur tā tiek metabolizēta, ir atkarīga no transportētāja proteīniem, jo ​​tā ir liela un pietiekami polāra, lai pati varētu šķērsot lipīdu divslāni.

Eikariotu šūnās ir identificēti divi galvenie pārvadātāju veidi, kas iesaistīti šī cukura mobilizācijā: Na + / glikozes kotransporteri (SGLT) un GLUT vienreizēji.

Pirmie izmanto sekundāro aktīvo transporta mehānismu, kurā Na + kopējais transports nodrošina virzošo enerģiju procesa veikšanai. Kaut arī pēdējie veic atvieglotu pasīvo kustību, tas ir mehānisms, kas neprasa enerģiju un atbalsta cukura koncentrācijas gradientu.

Transportēšanas mehānisms, ko izmanto GLUT heksozes pārvadātāji. Autore Emma Dittmar - Savs darbs, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

GLUT konveijeri

GLUT pārvadātāji, saīsinājumā angļu valodā saīsināti "Glikozes pārvadātāji", ir vārtu tipa pārvadātāju grupa, kas atbild par pasīvās glikozes transportēšanu no ārpusšūnu barotnes uz citozītu.

Tie pieder pie atvieglinātu difūzijas pārnesēju (MSF) lielās sugas, kas sastāv no liela skaita pārvadātāju, kas ir atbildīgi par plaša spektra mazu organisko molekulu transmembranālo transportēšanu.

Lai arī viņu vārds, šķiet, norāda, ka tie pārvadā tikai glikozi, šiem pārvadātājiem ir atšķirīga specifika dažādiem monosaharīdiem ar sešiem oglekļa atomiem. Tāpēc, vairāk nekā glikozes transportētāji, tie ir heksozes transportētāji.

Līdz šim ir identificēti vismaz 14 GLUT, un šķiet, ka to atrašanās vieta ir raksturīga audiem zīdītājiem. Tas ir, katra izoforma ir izteikta ļoti noteiktos audos.

Katrā no šiem audiem šo pārnēsātāju kinētiskās īpašības ievērojami atšķiras. Šķiet, ka pēdējais norāda, ka katrs no tiem ir paredzēts, lai reaģētu uz dažādām vielmaiņas vajadzībām.

Uzbūve

Līdz šim identificētajiem 14 GLUT ir virkne kopīgu strukturālo īpašību.

Visi no tiem ir neatņemami daudzfāzu membrānas proteīni, tas ir, tie vairākas reizes šķērso lipīdu divslāņu slāni caur transmembrānas segmentiem, kas bagāti ar hidrofobām aminoskābēm.

Šo transportētāju peptīdu secība svārstās starp 490-500 aminoskābju atlikumiem, un to trīsdimensiju ķīmiskā struktūra ir līdzīga tai, par kuru ziņots visiem pārējiem galvenās veicinātāju superģimenes (MSF) locekļiem.

Šī struktūra ir raksturīga ar to, ka tajā ir 12 transmembranālie segmenti α-spirāles konfigurācijā un izteikti glikozilēts ārpusšūnu domēns, kas atkarībā no GLUT veida var atrasties izveidotajā trešajā vai piektajā cilpā.

Turklāt olbaltumvielu amino un karboksiltermiņi ir orientēti uz citosolu un uzrāda zināmu pseidosimetrijas pakāpi. Veids, kādā šie gali ir izvietoti telpiski, rada atvērtu dobumu, kas veido saistīšanas vietu glikozei vai jebkuram citam pārvadājamam monosaharīdam.

Šajā nozīmē poru veidošanos, caur kurām cukurs šķērso saistīšanas vietu, nosaka ar centrālo helikilu 3, 5, 7 un 11. izkārtojumu. Visiem šiem ir augsts blīvums. polārie atlikumi, kas atvieglo poru iekšējās hidrofilās vides veidošanos.

Klasifikācija

GLUT ir klasificēti trīs lielās klasēs, pamatojoties uz peptīdu secības līdzības pakāpi, kā arī uz glikozilētā domēna stāvokli.

I un II klasē ietilpstošie GLUT ierobežo ļoti glikozilēto domēnu līdz pirmajai ārpusšūnu cilpai, kas atrodas starp pirmajiem diviem transmembrānas segmentiem. Kaut arī III klasē tas ir ierobežots līdz devītajai cilpai.

Katrā no šīm klasēm peptīdu secību homoloģijas procentuālais daudzums svārstās no 14 līdz 63% mazāk konservētos reģionos un no 30 līdz 79% augsti konservētos reģionos.

I klasi veido GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 un GLUT14 transportētāji. II klase GLUT5, 7, 9 un 11 un III klase GLUT6, 8, 10 un 12 un 13.

Ir svarīgi pieminēt, ka katram no šiem pārvadātājiem ir atšķirīgas vietas, kinētiskās īpašības, substrāta īpatnības un funkcijas.

Galvenie glikozes transportētāji un funkcijas

GLUT1

Tas tiek izteikts galvenokārt eritrocītos, smadzeņu šūnās, placentā un nierēs. Lai arī tā galvenā funkcija ir nodrošināt šīm šūnām glikozes līmeni, kas nepieciešams šūnu elpošanai, tas ir atbildīgs par citu ogļhidrātu, piemēram, galaktozes, mannozes un glikozamīna, transportēšanu.

GLUT2

Lai arī GLUT2 ir ļoti specifisks glikozei, tam ir augstāka afinitāte pret glikozamīnu. Tomēr tas arī spēj transportēt fruktozi, galaktozi un mannozi uz tievās zarnas epitēlija aknu, aizkuņģa dziedzera un nieru šūnu citosolu.

GLUT3

Lai arī tam ir augsta afinitāte pret glikozi, GLUT3 arī ar zemāku afinitāti saista un transportē galaktozi, mannozi, maltozi, ksilozi un dehidroaskorbīnskābi.

Tas tiek izteikts galvenokārt embrionālās šūnās, tāpēc tas uztur šo cukuru nepārtrauktu transportēšanu no placentas uz visām augļa šūnām. Turklāt tas ir atklāts muskuļu un sēklinieku šūnās.

GLUT4

Tam ir augsta afinitāte pret glikozi, un tas tiek izteikts tikai insulīna jutīgos audos. Tāpēc tas ir saistīts ar glikozes transportu, ko stimulē šis hormons.

GLUT8

Tas transportē gan glikozi, gan fruktozi uz aknu, nervu, sirds, zarnu un taukaudu iekšpusi.

GLUT9

Papildus glikozes un fruktozes pārvadāšanai tai ir augsta afinitāte pret urātiem, tieši tāpēc tā pastarpina to absorbciju nieru šūnās. Tomēr ir konstatēts, ka tas ir ekspresēts arī tievās zarnas leikocītos un šūnās.

GLUT12

Skeleta muskuļos šis transportētājs tiek pārvietots uz plazmas membrānu, reaģējot uz insulīnu, tādējādi darbojoties reakcijas mehānismos uz šo hormonu. Tā ekspresija ir noteikta arī prostatas, placentas, nieru, smadzeņu un piena dziedzeru šūnās.

GLUT13

Tas veic mioinositola un ūdeņraža īpašo savienoto transportu. Ar to tas palīdz pazemināt cerebrospinālā šķidruma pH līdz vērtībām, kas ir tuvu 5,0, nervu šūnām, kas veido smadzenītes, hipotalāmu, hipokampu un smadzeņu stumbru.

Atsauces

1. Augustins R. Kritiskais pārskats. Glikozes transporta veicinātāju olbaltumvielu saime: Galu galā tas attiecas ne tikai uz glikozi. IUBMB dzīve. 2010; 62 (5): 315-33.
2. Bell GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S. Zīdītāju glikozes pārvadātāju molekulārā bioloģija. Cukura diabēta aprūpe. 1990; 13 (3): 198-208.
3. Castrejón V, Carbó R, Martínez M. Glikozes transportēšanā iesaistītie molekulārie mehānismi. REB. 2007; 26 (2): 49-57.
4. Joost HG, Thorens B. Paplašinātā cukura / poliolu transporta veicinātāju saime GLUT: nomenklatūra, secības raksturlielumi un tā jauno dalībnieku iespējamā funkcija (pārskats). Mol Membr Biol., 2001; 18 (4): 247-56.
5. Kinnamon SC, Finger TE. ATP garša: neirotransmisija garšas kārpiņās. Priekšējo šūnu neirosci. 2013; 7: 264.
6. Scheepers A, Schmidt S, Manolescu A, Cheeseman CI, Bell A, Zahn C, Joost HG, Schürmann A. Cilvēka SLC2A11 (GLUT11) gēna raksturojums: alternatīva promotora lietošana, funkcija, ekspresija un trīs izoformu subcelulārā izplatība, un peles ortologa trūkums. Mol Membr Biol, 2005; 22 (4): 339-51.
7. Schürmann A. Ieskats “nepāra” heksozes transportētājos GLUT3, GLUT5 un GLUT7. Am J Physiol endokrinola metabolisms. 2008; 295 (2): E225-6.
8. Thorens B, Mueckler M. Glikozes transportētāji 21. gadsimtā. Am J Physiol endokrinola metabolisms. 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. Glut1 deficīta sindroma un eritrocītu glikozes uzņemšanas tests. Ann Neurol. 2011; 70 (6): 996–1005.