КЛЕЙКО: ФУНКЦІЇ, ОСНОВНІ ТРАНСПОРТЕРИ ГЛЮКОЗИ - БІОЛОГІЯ

GLUT є серією типу конвеєрів воріт, в заряді проведення пасивного транспорту глюкози в цитозоль самого різноманітні клітин ссавців.

Однак більшість GLUT, які були визначені на сьогоднішній день, не є специфічними для глюкози. Навпаки, вони здатні транспортувати різні цукру, такі як манноза, галактоза, фруктоза та глюкозамін, а також інші види молекул, такі як урати та маннозитол.

Типова структура транспортера глюкози GLUT. За A2-33, з Вікісховища.

На сьогодні визначено щонайменше 14 GLUT. Усі вони мають загальні структурні характеристики і відрізняються як за розподілом тканин, так і за типом молекули, яку він несе. Тому, здається, кожен тип пристосований до різних фізіологічних умов, коли він виконує певну метаболічну роль.

Мобілізація глюкози всередині клітин

Більшість живих клітин залежать від часткового або повного окислення глюкози для отримання енергії, необхідної для здійснення їх життєвих процесів.

Входження цієї молекули в цитозоль клітини, де вона метаболізується, залежить від допомоги білків-транспортерів, оскільки вона є великою і полярною, щоб сама могла перетнути ліпідний двошаровий.

В еукаріотичних клітинах було виявлено два основні типи транспортерів, що беруть участь у мобілізації цього цукру: котранспортери Na + / глюкози (SGLT) та уніпортери GLUT.

Перші використовують вторинний активний механізм транспорту, де котранспорт Na + забезпечує спонукальну енергію для здійснення процесу. Хоча останні здійснюють полегшений пасивний рух, механізм, який не потребує енергії і виступає за градієнт концентрації цукру.

Транспортний механізм, використовуваний транспортерами гексози GLUT. Автор Емма Дітмар - власна робота, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Конвеєри GLUT

Транспортери GLUT, що є англійською мовою для абревіатури "Glucose Transports", - це група транспортерів типу "ворота", відповідальна за здійснення пасивного транспорту глюкози з позаклітинного середовища до цитозолу.

Вони належать до великої надсімейства полегшених дифузійних транспортерів (MSF), що складається з великої кількості транспортерів, відповідальних за здійснення трансмембранного транспорту широкого спектру дрібних органічних молекул.

Хоча їхня назва, схоже, вказує на те, що вони транспортують лише глюкозу, ці транспортери мають різні особливості для різних моносахаридів із шістьма атомами вуглецю. Тому більше, ніж транспортери глюкози, вони є транспортерами гексози.

На сьогоднішній день було ідентифіковано щонайменше 14 GLUT, і їх місце розташування, схоже, є тканинним у ссавців. Тобто кожна ізоформа експресується у дуже конкретних тканинах.

У кожній з цих тканин кінетичні характеристики цих транспортерів помітно різняться. Останнє, схоже, вказує на те, що кожен із них створений для відповіді на різні потреби в обміні речовин.

Будова

14 ідентифікованих до цього часу GLUT мають ряд загальних структурних характеристик.

Всі вони є інтегральними багатопропускними мембранними білками, тобто вони перетинають ліпідний двошаровий багатократно через трансмембранні сегменти, багаті гідрофобними амінокислотами.

Пептидна послідовність цих транспортерів коливається в межах 490-500 залишків амінокислот, а їх тривимірна хімічна структура схожа з тією, що повідомляється для всіх інших членів головного фасилітатора надсімейства (MSF).

Ця структура характеризується представленням 12 трансмембранних сегментів в α-спіральній конфігурації та високогликозильованого позаклітинного домену, який, залежно від типу GLUT, може розташовуватися в утвореній третій або п'ятій петлі.

Крім того, аміно- і карбоксильні терміни білка орієнтовані на цитозол і виявляють певну ступінь псевдосиметрії. Спосіб розташування цих кінців просторово утворює порожнину, яка являє собою місце зв'язування глюкози або будь-якого іншого моносахариду, який транспортується.

У цьому сенсі утворення пір, через які цукор проходить нижче за течією місця зв'язування, визначається центральним розташуванням спіралей 3, 5, 7 і 11. Всі вони мають високу щільність полярні залишки, що сприяють утворенню внутрішнього гідрофільного середовища пор.

Класифікація

GLUT були класифіковані на три великі класи за ступенем схожості пептидної послідовності, а також положенням глікозильованого домену.

ГЛУТ, що належать до класів I і II, обмежують високогликозильований домен до першої позаклітинної петлі, розташованої між першими двома трансмембранними сегментами. Тоді як у III класі вона обмежена дев'ятою петлею.

У кожному з цих класів відсотки гомології між пептидними послідовностями коливаються між 14 і 63% у менш збережених регіонах і між 30 і 79% у високо консервативних регіонах.

Клас I складається з транспортерів GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 та GLUT14. II клас для GLUT5, 7, 9 і 11. І клас III для GLUT6, 8, 10 і 12 і 13.

Важливо зазначити, що кожен з цих транспортерів має різні місця розташування, кінетичні характеристики, особливості субстрату та функції.

Основні транспортери та функції глюкози

GLUT1

Виражається в основному в еритроцитах, клітинах мозку, плаценті та нирках. Хоча його основна функція - забезпечити цим клітинам рівні глюкози, необхідні для підтримки клітинного дихання, він відповідає за транспортування інших вуглеводів, таких як галактоза, манноза та глюкозамін.

GLUT2

Хоча високоспецифічний для глюкози, GLUT2 має більш високу спорідненість до глюкозаміну. Однак він також здатний транспортувати фруктозу, галактозу та маннозу до цитозолу клітин печінки, підшлункової залози та нирок епітелію тонкої кишки.

GLUT3

Хоча він має високу спорідненість до глюкози, GLUT3 також зв'язує та транспортує галактозу, маннозу, мальтозу, ксилозу та дегідроаскорбінову кислоту із меншою спорідненістю.

Він виражається в основному в ембріональних клітинах, тому він підтримує безперервний транспорт цих цукрів з плаценти до всіх клітин плоду. Крім того, його виявили у клітинах м’язів та яєчок.

GLUT4

Він має високу спорідненість до глюкози і виражається лише в чутливих до інсуліну тканинах. Тому він пов'язаний з транспортом глюкози, стимульованої цим гормоном.

GLUT8

Він транспортує глюкозу та фруктозу до внутрішніх клітин печінки, нервів, серця, кишечника та жиру.

GLUT9

Крім транспортування глюкози та фруктози, вона має високу спорідненість до уратів, через що опосередковує їх всмоктування у клітинах нирок. Однак виявлено, що він виражається і в лейкоцитах, і в клітинах тонкої кишки.

GLUT12

У скелетних м’язах цей транспортер перекладається на плазматичну мембрану у відповідь на інсулін, таким чином, діє у механізмах відповіді на цей гормон. Його експресія була також визначена в клітинах простати, плаценти, нирок, головного мозку та молочних залоз.

GLUT13

Він здійснює специфічний зв'язаний транспорт міоїнозитолу та водню. Це сприяє зниженню рН спинномозкової рідини до значень, близьких до 5,0 нервовими клітинами, що складають мозочок, гіпоталамус, гіпокамп та стовбур головного мозку.

Список літератури

Августин Р. Критичний огляд. Родина білків, що сприяють транспортуванню глюкози: адже справа не лише у глюкозі. IUBMB Life. 2010 р .; 62 (5): 315-33.
Белл GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S. Молекулярна біологія транспортерів глюкози ссавців. Догляд за діабетом. 1990; 13 (3): 198–208.
Кастрейон V, Карбо Р, Мартинес М. Молекулярні механізми, що беруть участь у транспорті глюкози. REB. 2007; 26 (2): 49–57.
Joost HG, Thorens B. Розширене сімейство GLUT для сприяння транспортуванню цукру / поліолу: номенклатура, характеристики послідовності та потенційна функція нових членів (огляд). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 247-56.
Kinnamon SC, Finger TE. Смак до АТФ: нейротрансмісія в смакових рецепторах. Нейросці передньої клітини. 2013; 7: 264.
Scheepers A, Schmidt S, Manolescu A, Cheeseman CI, Bell A, Zahn C, Joost HG, Schürmann A. Характеристика людського гена SLC2A11 (GLUT11): альтернативне використання промотору, функціонування, експресія та розподіл між триклітинами на триклітини і відсутність ортолога миші. Mol Membr Biol. 2005; 22 (4): 339-51.
Шюрманн А. Ознайомтесь із “непарними” транспортерами гексози GLUT3, GLUT5 та GLUT7. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2008; 295 (2): E225-6.
Thorens B, Mueckler M. Транспортери глюкози в 21 столітті. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2010 р .; 298 (2): E141-145.
Ян Х, Ван Д, Енгельстад К, Багай Л, Вей Y, Ротштейн М, Аггарвал V, Леві Б, Ма Л, Чунг ВК, Де Віво DC. Синдром дефіциту Glut1 та аналіз поглинання глюкози еритроцитів. Енн Нейрол. 2011 р .; 70 (6): 996-1005.

КЛЕЙКО: ФУНКЦІЇ, ОСНОВНІ ТРАНСПОРТЕРИ ГЛЮКОЗИ - БІОЛОГІЯ - 2025