GLUTE: TOIMINNOT, TÄRKEIMMÄT GLUKOOSIN SIIRTÄJÄT - BIOLOGIA - 2026

GLUT ovat sarja kuljettimien hilatyyppistä, on vastuussa suorittamiseksi passiivinen glukoosin kuljetusta sytosoliin erilaisia nisäkässoluissa.

Suurin osa tähän mennessä tunnistettuja glutejä ei kuitenkaan ole spesifisiä glukoosille. Päinvastoin, ne kykenevät kuljettamaan erilaisia ​​sokereita, kuten mannoosia, galaktoosia, fruktoosia ja glukosamiinia, samoin kuin muun tyyppisiä molekyylejä, kuten uraatteja ja mannositolia.

GLUT-glukoosinsiirtimen tyypillinen rakenne. Tekijä A2-33, Wikimedia Commonsista.

Tähän mennessä on tunnistettu vähintään 14 GLUT: ta. Kaikilla heillä on yhteiset rakenteelliset ominaispiirteet ja ne eroavat sekä kudosten jakautumisessa että kuljettamassaan molekyylin tyypissä. Siksi jokainen tyyppi näyttää mukautuvan erilaisiin fysiologisiin olosuhteisiin, joissa se suorittaa tietyn metabolisen roolin.

Glukoosin mobilisointi soluissa

Suurin osa elävistä soluista riippuu glukoosin osittaisesta tai täydellisestä hapettumisesta saadakseen energiaa, joka tarvitaan niiden elintärkeiden prosessien suorittamiseen.

Tämän molekyylin pääsy solun sytosoliin, jossa se metaboloituu, riippuu kuljetusproteiinien avusta, koska se on tarpeeksi suuri ja polaarinen voidakseen ylittää lipidikaksoiskerroksen itsestään.

Eukaryoottisoluissa on tunnistettu kaksi päätyyppiä kuljettajia, jotka osallistuvat tämän sokerin mobilisointiin: Na + / glukoosin kuljettajat (SGLT) ja GLUT-kääntäjät.

Ensin mainitut käyttävät toissijaista aktiivista kuljetusmekanismia, jossa Na + -kuljetus tuo liikkeelle energiaa prosessin suorittamiseksi. Vaikka jälkimmäiset suorittavat helpotetun passiivisen liikkeen, mekanismi, joka ei vaadi energiaa ja kannattaa sokerin pitoisuusgradienttia.

Kuljetusmekanismi, jota GLUT-heksoosin kuljettajat käyttävät. Kirjoittaja Emma Dittmar - Oma työ, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

GLUT-kuljettimet

GLUT-kuljettajat, lyhenne englanniksi lyhenteestä "Glucose Transporters", ovat portti-tyyppisiä kuljettajia, jotka vastaavat glukoosin passiivisen kuljetuksen suorittamisesta solunulkoisesta väliaineesta sytosoliin.

Ne kuuluvat helpotettujen diffuusiokuljettajien (MSF) suurta superperheeseen, joka koostuu suuresta määrästä kuljettajia, jotka vastaavat monien pienten orgaanisten molekyylien kalvonläpäisevän kuljetuksen suorittamisesta.

Vaikka heidän nimensä näyttää osoittavan, että ne kuljettavat vain glukoosia, näillä kuljettajilla on erilaiset spesifisyydet kuuden hiiliatomin sisältäville monosakkarideille. Siksi, ne ovat enemmän kuin glukoosin kuljettajia, mutta heksoosin kuljettajia.

Tähän mennessä on tunnistettu ainakin 14 GLUT: ta, ja niiden sijainti näyttää olevan kudosspesifinen nisäkkäissä. Toisin sanoen jokainen isoformi ilmenee hyvin tietyissä kudoksissa.

Kummassakin näistä kudoksista näiden kuljettajien kineettiset ominaisuudet vaihtelevat huomattavasti. Jälkimmäinen näyttää osoittavan, että jokainen niistä on suunniteltu vastaamaan erilaisiin metabolisiin tarpeisiin.

Rakenne

Tähän mennessä tunnistetuilla 14 GLUT: lla on joukko yhteisiä rakenneominaisuuksia.

Kaikki ne ovat integroituja monipäästöisiä membraaniproteiineja, ts. Ne ylittävät lipidikaksoiskerroksen useita kertoja läpäisevien segmenttien läpi, jotka ovat rikkaita hydrofobisissa aminohapoissa.

Näiden kuljettajien peptidisekvenssi vaihtelee 490-500 aminohappotähteen välillä, ja niiden kolmiulotteinen kemiallinen rakenne on samanlainen kuin mitä kaikille muille tärkeimmän avustajan superperheen (MSF) jäsenille ilmoitetaan.

Tälle rakenteelle on tunnusomaista, että siinä on 12 kalvon läpäisevää segmenttiä a-spiraalin konfiguraatiossa ja erittäin glykosyloituneessa solunulkoisessa domeenissa, joka GLUT-tyypistä riippuen voi sijaita muodostuneessa kolmannessa tai viidennessä silmukassa.

Lisäksi proteiinin amino- ja karboksyylipäät ovat suuntautuneet sytosoliin ja niillä on tietty pseudosymmetria. Tapa, jolla nämä päät on sijoitettu alueellisesti, johtaa avoimeen onteloon, joka muodostaa sitoutumiskohdan glukoosille tai mille tahansa muulle kuljetettavalle monosakkaridille.

Tässä mielessä huokosten muodostuminen, jonka läpi sokeri kulkee alavirtaan sitoutumiskohdasta, määritetään keskipitkällä järjestelyllä, joka sisältää helikelit 3, 5, 7 ja 11. Kaikilla näillä on suuri tiheys polaariset tähteet, jotka helpottavat huokosen sisäisen hydrofiilisen ympäristön muodostumista.

Luokittelu

GLUT: t on luokiteltu kolmeen suureen luokkaan peptidisekvenssin samankaltaisuusasteen ja glykosyloidun domeenin aseman perusteella.

Luokkiin I ja II kuuluvat GLUT: t rajoittavat erittäin glykosyloitun domeenin ensimmäiseen solunulkoiseen silmukkaan, joka sijaitsee kahden ensimmäisen läpäisevän segmentin välillä. Vaikka luokassa III se on rajoitettu yhdeksänteen silmukkaan.

Kummassakin näistä luokista peptidisekvenssien homologiaprosentit vaihtelevat välillä 14 - 63% vähemmän konservoituneilla alueilla ja välillä 30 - 79% erittäin konservoituneilla alueilla.

Luokka I koostuu GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 ja GLUT14 kuljettajista. Luokka II GLUT5: lle, 7, 9 ja 11. Ja luokka III GLUT6: lle, 8, 10, 12 ja 13.

On tärkeätä mainita, että jokaisella näistä kuljettajista on erilaiset sijainnit, kineettiset ominaisuudet, substraattispesifisyydet ja toiminnot.

Tärkeimmät glukoosin siirtäjät ja toiminnot

GLUT1

Se ilmenee pääasiassa punasoluissa, aivosoluissa, istukassa ja munuaisissa. Vaikka sen päätehtävä on tarjota näille soluille tarvittavat glukoositasot solujen hengityksen tukemiseksi, se vastaa muiden hiilihydraattien, kuten galaktoosin, mannoosin ja glukosamiinin, kuljettamisesta.

GLUT2

Vaikka GLUT2 on erittäin spesifinen glukoosille, sillä on korkeampi affiniteetti glukosamiiniin. Se kykenee kuitenkin kuljettamaan myös fruktoosia, galaktoosia ja mannoosia ohutsuolen epiteelin maksa-, haiman- ja munuaissolujen sytosoliin.

GLUT3

Vaikka GLUT3: lla on korkea affiniteetti glukoosiin, se sitoo ja kuljettaa myös galaktoosia, mannoosia, maltoosia, ksyloosia ja dehydroaskorbiinihappoa alhaisemmalla affiniteetilla.

Se ilmenee pääasiassa alkion soluissa, joten se ylläpitää näiden sokerien jatkuvaa kuljetusta istukasta kaikkiin sikiön soluihin. Lisäksi sitä on havaittu lihas- ja kivessoluissa.

GLUT4

Sillä on korkea affiniteetti glukoosiin ja se ilmenee vain insuliiniherkissä kudoksissa. Siksi se liittyy tämän hormonin stimuloimaan glukoosikuljetukseen.

GLUT8

Se kuljettaa sekä glukoosia että fruktoosia maksa-, hermo-, sydän-, suolen- ja rasvasolujen sisätiloihin.

GLUT9

Glukoosin ja fruktoosin kuljettamisen lisäksi sillä on korkea affiniteetti uraateihin, minkä vuoksi se välittää niiden imeytymistä munuaissoluihin. Sen on kuitenkin havaittu ekspressoituvan myös ohutsuolen leukosyyteissä ja soluissa.

GLUT12

Luuston lihaksissa tämä kuljettaja siirretään plasmamembraaniin vasteena insuliinille, toimien siten vasteen mekanismeina tähän hormoniin. Sen ilmentyminen on määritetty myös eturauhasen, istukan, munuaisten, aivojen ja rintarauhasten soluissa.

GLUT13

Se suorittaa myoinositolin ja vedyn erityisen kytketyn kuljetuksen. Tällä se myötävaikuttaa aivo-selkäydinnesteen pH: n läheisyyteen arvoon 5,0 lähellä hermosolut, jotka muodostavat pikkuaivojen, hypotalamuksen, hippokampuksen ja aivokannan.

Viitteet

1. Augustin R. Kriittinen arvostelu. Glukoosin kuljetusta edistävien proteiinien perhe: Kyse ei ole pelkästään glukoosista. IUBMB Life. 2010; 62 (5): 315-33.
2. Bell GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S. Nisäkkäiden glukoosin kuljettajien molekyylibiologia. Diabeteshoito. 1990; 13 (3): 198-208.
3. Castrejón V, Carbó R, Martínez M. Glukoosin kuljetukseen liittyvät molekyylimekanismit. REB. 2007; 26 (2): 49 - 57.
4. Joost HG, Thorens B. Laajennettu sokerin / polyolin kuljettajien GLUT-tuoteperhe: nimikkeistö, sekvenssiominaisuudet ja uusien jäsenten mahdollinen toiminta (katsaus). Mol Membr Biol., 2001; 18 (4): 247 - 56.
5. Kinnamon SC, Finger TE. Maku ATP: lle: hermoston välittyminen makuhermoissa. Eturauhasen neurosci. 2013; 7: 264.
6. Scheepers A, Schmidt S, Manolescu A, Cheeseman CI, Bell A, Zahn C, Joost HG, Schürmann A. Ihmisen SLC2A11 (GLUT11) -geenin karakterisointi: vaihtoehtoisten promoottorien käyttö, toiminta, ekspressio ja kolmen isomuodon sub-sellulaarinen jakautuminen, ja hiiren ortologin puute. Mol Membr, Biol., 2005; 22 (4): 339 - 51.
7. Schürmann A. Oppilaitokset “outoista” heksoosi-kuljettimista GLUT3, GLUT5 ja GLUT7. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2008; 295 (2): E225-6.
8. Thorens B, Mueckler M. Glukoosinkuljettajat 2000-luvulla. Am J Physiol Endocrinol Metab. 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-vajausoireyhtymä ja punasolujen glukoosin imeytymismääritys. Ann Neurol. 2011; 70 (6): 996 - 1005.