GLUT 2: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА, ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025

GLUT2 - транспортер глюкози низької афінності, який експресується в мембранах клітин підшлункової залози, печінки, нирок та кишечника, а також в астроцитах і таніцитах. Крім посередництва транспорту глюкози, він також бере участь у транспорті фруктози, галактози та глюкозаміну; тому більше, ніж транспортер глюкози, це транспортер гексози.

Той факт, що він має низьку спорідненість до глюкози, дозволяє йому діяти як чутливий білок до рівня глюкози в крові. Тому він бере участь у регуляторному контролі багатьох фізіологічних подій, які реагують на коливання концентрації глюкози в крові.

Полегшений дифузійний транспортер глюкози типу 2 (GLUT2) змінює свою конформацію, мобілізуючи місце зв’язування глюкози з зовнішньої сторони на внутрішню сторону мембрани (транспортерний білок). Автор LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], із Вікісховища.

Серед багатьох процесів, які він регулює, виділяються такі: 1) вивільнення інсуліну клітинами підшлункової залози, стимульоване високими концентраціями глюкози; 2) секреція глюкагону гепатоцитами для вироблення глюкози при гіпоглікемії.

Полегшений транспорт глюкози в клітину

Приблизно 75% глюкози, яка надходить у клітину для споживання метаболічних шляхів для отримання енергії, це робить за допомогою пасивного механізму транспорту, що сприяє інтегральним мембранним білкам, званим транспортерами.

Цей транспортний механізм широко відомий як полегшена дифузія. Він не потребує вкладу енергії, який повинен проводитись на користь градієнта концентрації. Тобто від області високої концентрації до однієї з низькою концентрацією.

На сьогоднішній день було ідентифіковано щонайменше 14 ізоформ транспортерів дифузії, полегшених глюкозою, включаючи GLUT2. Усі вони належать до головної надсімейства фасилітаторів (MSF) і, за консенсусом, називаються GLUTs (за абревіатурою на англійській мові “Glucose Transports”).

Різні GLUT, які були охарактеризовані на сьогодні, кодуються генами SLC2A і виявляють помітні відмінності в послідовності амінокислот, перевазі субстратів, які вони несуть, і клітинному та тканинному розподілу.

Особливості GLUT2

GLUT2 мобілізує глюкозу через транспортний механізм в одну сторону (uniport). Цю функцію виконує також GLUT1, найпоширеніший транспортер глюкози практично у всіх клітинах ссавців.

Однак, на відміну від цього, він має надзвичайно низьку спорідненість до глюкози, а це означає, що він здатний транспортувати його лише тоді, коли концентрації цього цукру мають тенденцію до досягнення дуже високих значень у позаклітинному середовищі.

Незважаючи на низьку спорідненість до глюкози, вона має високу транспортну здатність, що означає, що вона може транспортувати велику кількість цієї гексози з високою швидкістю. Ці дві характеристики, схоже, пов'язані з роллю цього транспортера у відповіді на тонкі зміни концентрації глюкози.

Дослідження молекулярної характеристики цього транспортера показали, що він не має унікальної специфічності для глюкози. Навпаки, він здатний опосередковувати пасивний транспорт фруктози, галактози, маннози та глюкозаміну. Представляючи низьку спорідненість до перших трьох та високу спорідненість до глюкозаміну.

Оскільки всі ці молекули - це цукру з шістьма атомами вуглецю, його можна розглядати як переносник гексози, а не транспортер глюкози.

Структура GLUT2

GLUT2 має пептидну послідовність на 55% ідентичну послідовності транспортера високої спорідненості до глюкози GLUT1.

Однак, незважаючи на цей низький відсоток подібності між послідовностями обох транспортерів, дослідження, проведені за допомогою рентгенівської кристалографії, показали, що вони мають схожу структуру.

Ця структура відповідає структурі багатопрохідного трансмембранного білка α-спіралі. Тобто вона перетинає мембрану кілька разів через трансмембранні сегменти, які мають α-спіральну конфігурацію.

Як і у всіх членів над головної родини фасилітаторів (MSF), до якої він належить, 12 спіральних сегментів перетинають мембрану. Шість із них просторово переставляються, утворюючи гідрофільні пори, через які цукру мобілізуються.

Слід зазначити, що сайт зв'язування гексози визначається орієнтацією та псевдопсиметрією, представленими карбоксильним та аміно-кінцевим кінцями білка. Обидва, що знаходяться на одній стороні мембрани, утворюють порожнину, в якій розпізнається розташування шести атомів цукру, полегшуючи їх об'єднання.

Зміна структури транспортера пов'язана з механізмом, який він використовує для транспортування цукрів з однієї сторони мембрани на іншу. Ця структурна деформація дає можливість мобілізувати сайт зв’язування в бік цитоплазматичної сторони, де швидко відбувається вивільнення транспортованої молекули.

Особливості GLUT2

Крім посередництва секвестрації глюкози, маннози, галактози та глюкозаміну всередині клітини, до експресії цього транспортера в різних типах клітин приписуються численні фізіологічні функції.

Багато з цих функцій були визначені за допомогою методів придушення генів. Останні полягають у запобіганні експресії гена, функцію якого слід вивчати в клітинах конкретної тканини або в повному організмі.

У цьому сенсі блокування експресії GLUT2 у мишей виявило, що цей білок є основним засобом транспорту глюкози як у клітинах нирок, так і в печінці. Крім того, транспорт галактози та фруктози не пов'язаний з утворенням глюкози з цих цукрів за допомогою глюконеогенезу.

Крім того, було показано, що він виконує регулюючу роль у різних фізіологічних функціях, враховуючи, що його низька спорідненість до глюкози дозволяє виявити, коли концентрації цього цукру високі.

Роль GLUT2 у підтримці клітинного гомеостазу

Оскільки він виконує критичну функцію у виробленні енергії усіма клітинами, особливо нервовими клітинами, його концентрація в крові повинна підтримуватися близькою до значення 5ммоль / л. Коливання цієї концентрації завжди контролюються регулюючими білками через механізми "виявлення глюкози".

Ці механізми складаються з молекулярних стратегій, що дозволяють швидко реагувати на раптові зміни концентрації глюкози. У цьому сенсі експресія GLUT2 в мембрані клітин, функції яких активуються гіперглікемією, надає їй регулюючу роль.

Насправді було показано, що секреція інсуліну клітинами підшлункової залози викликається виявленням глюкози GLUT2.

Секреція інсуліну клітинами підшлункової залози викликається виявленням глюкози GLUT2. Автор Джошуа Дж Рид, із Вікісховища.

Крім того, він опосередковує вегетативний нервовий контроль годування, терморегуляцію та функціонування клітин підшлункової залози, стимульованих виявленням глюкози.

Коли рівень GLUT2 в нервових клітинах знижується, вони генерують позитивний сигнал для запуску секреції глюкагону. Пам’ятаючи, що глюкагон - це гормон, який сприяє виробленню глюкози печінкою з запасів глікогену.

Список літератури

1. Burcelin R, Thorens B. Свідчення того, що датчики глюкози, що залежать від позашлункової залози, контролюють секрецію глюкагону. Діабет. 2001 р .; 50 (6): 1282-1289.
2. Kellett GL, Brot-Laroche E, Mace OJ, Leturque A. Всмоктування цукру в кишечнику: роль GLUT2. Annu Rev Nutr. 2008 р .; 28: 35-54.
3. Lamy CM, Sanno H, Labouèbe G, Picard A, Magnan C, Chatton JY, Thorens B. Нейрони GLUT2, активовані гіпоглікемією, у солітерах ядра трактусу стимулює активність вагусу та секрецію глюкагону. Клітинний метаб. 2014 рік; 19 (3): 527-538.
4. Mueckler M, Thorens B. Сімейство мембранних транспортерів SLC2 (GLUT). 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. Зондування нервової глюкози регулює постнатальну β-проліферацію клітин та гомеостаз глюкози. J Clin Invest. 2014 рік; 124 (1): 413-424.
6. B. GLUT2 при виявленні глюко-панкреатичної та позашлункової залози (огляд). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 265-273.
7. Thorens B, Mueckler M. Транспортери глюкози в 21 столітті. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2010 р .; 298 (2): E141-E145.
8. Торан B. GLUT2, зондування глюкози та гомеостаз глюкози. Діабетологія. 2015 рік; 58 (2): 221-232.