LIIMA 2: OMINAISUUDET, RAKENNE, TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2025

GLUT2 on matalan affiniteetin glukoosin kuljettaja, joka ilmenee haiman, maksan, munuaisten ja suolen solujen kalvoissa sekä astrosyyteissä ja tansiiteissa. Glukoosikuljetuksen välittämisen lisäksi se osallistuu myös fruktoosin, galaktoosin ja glukosamiinin kuljetukseen; joten se on enemmän kuin glukoosin kuljettaja.

Se, että sillä on alhainen affiniteetti glukoosiin, antaa sille mahdollisuuden toimia veren glukoositasoa mittaavana proteiinina. Siksi se osallistuu monien fysiologisten tapahtumien, jotka reagoivat verensokeripitoisuuden vaihteluihin, sääntelyyn.

Helpotettu diffuusio-glukoosin kuljetin tyyppi 2 (GLUT2) muuttaa konformaatiotaan mobilisoimalla glukoosin sitoutumiskohdan membraanin ulkopinnalta sisäpuolelle (kuljetusproteiini). Kirjoittaja: LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], Wikimedia Commonsista.

Niiden monien prosessien joukosta, joita se säätelee, erottuvat seuraavat: 1) haiman solujen vapauttama insuliini, jota stimuloivat korkeat glukoosipitoisuudet; 2) hepatosyyttien glukagonieritys glukoosin tuottamiseksi hypoglykemiassa.

Helppo sokerin kuljetus soluun

Noin 75% glukoosista, joka tulee soluun polttaakseen aineenvaihduntareittejä energian tuottamiseksi, tapahtuu passiivisen kuljetusmekanismin kautta, jota helpottavat integraaliset kalvoproteiinit, joita kutsutaan kuljettajiksi.

Tämä kuljetusmekanismi tunnetaan laajalti helpotettuna diffuusiona. Se ei vaadi energiantuotantoa ja se annetaan pitoisuusgradientin hyväksi. Toisin sanoen alueelta, jolla on korkea pitoisuus alueelle, jolla on alhainen pitoisuus.

Tähän päivään mennessä on tunnistettu ainakin 14 isoformia glukoosia helpottavista diffuusiokuljettajista, mukaan lukien GLUT2. Kaikki ne kuuluvat avustajien pääperheeseen (MSF) ja yksimielisesti nimeltään GLUT (englanninkielisellä lyhenteellä ”Glucose Transporters”).

Erilaiset tähän päivään mennessä karakterisoidut GLUT: t koodataan SLC2A-geeneillä ja niillä on huomattavia eroja aminohapposekvenssissä, etusijalla niiden kantamille substraateille ja solujen ja kudosten jakautumiselle.

GLUT2-ominaisuudet

GLUT2 liikuttaa glukoosia kuljetusmekanismin kautta yhteen suuntaan (uniport). Tätä toimintoa suorittaa myös GLUT1, yleisin glukoosin kuljettaja käytännössä kaikissa nisäkässoluissa.

Kuitenkin, toisin kuin tällä, sillä on erittäin matala affiniteetti glukoosiin, mikä tarkoittaa, että se pystyy kuljettamaan sitä vain silloin, kun tämän sokerin pitoisuuksilla on taipumus saavuttaa erittäin korkeat arvot solunulkoisessa ympäristössä.

Siitä huolimatta, että sillä on alhainen affiniteetti glukoosiin, sillä on suuri kuljetuskapasiteetti, mikä tarkoittaa, että se pystyy kuljettamaan suuria määriä tätä heksoosia suurella nopeudella. Nämä kaksi ominaisuutta vaikuttavat liittyvän tämän kuljettajan rooliin reagoidessa hienoisiin muutoksiin glukoosipitoisuudessa.

Tämän kuljettajan molekyylin karakterisointitutkimukset ovat osoittaneet, että sillä ei ole ainutlaatuista spesifisyyttä glukoosille. Päinvastoin, se pystyy välittämään fruktoosin, galaktoosin, mannoosin ja glukosamiinin passiivista kuljetusta. Alhainen affiniteetti kolmelle ensimmäiselle ja korkea affiniteetti glukosamiinille.

Koska kaikki nämä molekyylit ovat sokereita, joissa on kuusi hiiliatomia, sitä voidaan pitää heksoosin kuljettimena eikä glukoosin kuljettajana.

GLUT2-rakenne

GLUT2: lla on peptidisekvenssi 55% identtinen glukoosin GLUT1: n korkean affiniteetin kuljettajan sekvenssin kanssa.

Huolimatta tästä alhaisesta prosentuaalisesta samankaltaisuudesta molempien kuljettajien sekvenssien välillä, röntgenkristallografialla suoritetut tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että niiden rakenne on samanlainen.

Tämä rakenne vastaa monen läpäisyn kalvon läpi tapahtuvan proteiinin rakennetta a-kierroksessa. Toisin sanoen se läpäisee kalvon useita kertoja kalvon läpi menevien segmenttien läpi, joilla on a-helix-konfiguraatio.

Kuten kaikissa tärkeimmissä super-helpottajaperheen (MSF) jäsenissä, joihin se kuuluu, 12 kierteistä segmenttiä ylittää kalvon. Kuusi näistä järjestää itsensä tilallisesti muodostaen hydrofiilisen huokosen, jonka läpi sokerit mobilisoituvat.

On huomattava, että heksoosia sitova kohta määritetään proteiinin karboksyyli- ja aminoterminaalisten päiden esittämällä orientaatiolla ja pseudopsymmetrialla. Molemmat, jotka ovat alttiina samalle membraanin puolelle, muodostavat onkalon, jossa tunnistetaan kuuden sokeriatomin järjestely, mikä helpottaa niiden liittymistä toisiinsa.

Muutos kuljettajan rakenteessa liittyy mekanismiin, jota se käyttää sokerien kuljettamiseen kalvon yhdeltä puolelta toiselle. Tämä rakenteellinen muodonmuutos mahdollistaa sitoutumiskohdan mobilisoinnin sytoplasmisen puolelle, missä tapahtuu nopeasti kuljetetun molekyylin vapautuminen.

GLUT2-ominaisuudet

Sen lisäksi, että välitetään sokerin glukoosin, mannoosin, galaktoosin ja glukosamiinin sekvestointia, lukuisat fysiologiset toiminnot on annettu tämän kuljettajan ilmentymiselle erilaisissa solutyypeissä.

Monet näistä toiminnoista on määritetty geenien tukahduttamistekniikoilla. Jälkimmäinen koostuu estämällä sen geenin ilmentyminen, jonka toimintaa on tutkittava tietyn kudoksen tai kokonaisen organismin soluissa.

Tässä mielessä GLUT2: n ekspression estäminen hiirissä on paljastanut, että tämä proteiini on tärkein tapa glukoosin kuljetukseen sekä munuaisten että maksasoluissa. Lisäksi galaktoosin ja fruktoosin kuljetus ei liity glukoosin muodostumiseen näistä sokereista glukoneogeneesin kautta.

Lisäksi on osoitettu, että sillä on säätelevä rooli erilaisissa fysiologisissa toiminnoissa, kun otetaan huomioon, että sen matala affiniteetti glukoosiin mahdollistaa sen havaitsemisen, kun tämän sokerin pitoisuudet ovat korkeat.

GLUT2: n rooli solujen homeostaasin ylläpidossa

Koska sillä on kriittinen merkitys kaikkien solujen, erityisesti hermosolujen, energiantuotannossa, sen pitoisuus veressä on pidettävä lähellä arvoa 5 mmol / l. Tämän konsentraation muutoksia seurataan aina säätelyproteiineilla "glukoosin havaitsemismekanismien" avulla.

Nämä mekanismit koostuvat molekyylistrategioista, jotka mahdollistavat nopean vastauksen glukoosipitoisuuden äkillisiin muutoksiin. Tässä mielessä GLUT2: n ilmentyminen solujen kalvoissa, joiden toiminnot aktivoituvat hyperglykemian vaikutuksesta, antaa sille säätelyroolin.

Itse asiassa on osoitettu, että haimasolujen suorittama insuliinin eritys käynnistyy havaitsemalla glukoosin GLUT2: lla.

Haiman solujen insuliinieritys laukaistaan ​​glukoosin havaitsemalla GLUT2: lla. Lähettäjä Joshua J Reed, Wikimedia Commonsista.

Lisäksi se välittää ruokinnan, lämmön säätelyn ja haimasolujen autonomista hermoston hallintaa, jota stimuloi glukoosin havaitseminen.

Kun GLUT2-tasot vähenevät hermosoluissa, ne tuottavat positiivisen signaalin glykagonin erityksen aikaansaamiseksi. Muistaen, että glukagoni on hormoni, joka edistää maksan glukoosin tuotantoa glykogeenivarastoista.

Viitteet

1. Burcelin R, Thorens B. Todisteet siitä, että luun ulkopuolella GLUT: sta riippuvat glukoosianturit kontrolloivat glukagonin eritystä. Diabetes. 2001; 50 (6): 1282-1289.
2. Kellett GL, Brot-Laroche E, Mace OJ, Leturque A. Sokerin imeytyminen suolistossa: GLUT2: n rooli. Annu Rev Nutr. 2008; 28: 35-54.
3. Lamy CM, Sanno H, Labouèbe G, Picard A, Magnan C, Chatton JY, Thorens B. Hypoglykemia-aktivoidut GLUT2-neuronit ytimen traktaalin solitaireissa stimuloivat vagaalista aktiivisuutta ja glukagonien eritystä. Solun metaboli. 2014; 19 (3): 527-538.
4. Mueckler M, Thorens B. SLC2 (GLUT) -sarja membraaninkuljettajia. Mol Aspect Med. 2013; 34 (2-3): 121 - 38.
5. Tarussio D, Metref S, Seyer P, Mounien L, Vallois D, Magnan C, Foretz M, Thorens B. Hermoston glukoosimittaus säätelee postnataalisten beeta-solujen lisääntymistä ja glukoosin homeostaasia. J Clin Invest. 2014; 124 (1): 413 - 424.
6. B. GLUT2 haiman ja haiman ulkopuolisten glukoontunnistuksessa (katsaus). Mol Membr Biol., 2001; 18 (4): 265 - 273.
7. Thorens B, Mueckler M. Glukoosinkuljettajat 2000-luvulla. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2010; 298 (2): E141-E145.
8. Thorens B. GLUT2, glukoosimääritys ja glukoosin homeostaasi. Diabetology. 2015; 58 (2): 221 - 232.