GLUT: FUNCȚII, TRANSPORTORI PRINCIPALI AI GLUCOZEI - BIOLOGIE - 2024

Supraabundență sunt o serie de tip transportoarelor gate, în sarcina de a efectua transportul glucozei pasiv în citosolul o largă varietate de celule de mamifere.

Cu toate acestea, majoritatea GLUT-urilor identificate până în prezent nu sunt specifice glucozei. Dimpotrivă, sunt capabili să transporte diferite zaharuri, cum ar fi mannoza, galactoza, fructoza și glucozamina, precum și alte tipuri de molecule, cum ar fi uratele și mannositolul.

Structura tipică a unui transportor de glucoză GLUT. Prin A2-33, de la Wikimedia Commons.

Până în prezent, au fost identificate cel puțin 14 GLUT. Toate au caracteristici structurale comune și diferă atât în ​​distribuția țesuturilor, cât și în tipul de moleculă pe care o transportă. Prin urmare, fiecare tip pare să fie adaptat diferitelor condiții fiziologice în care îndeplinește un rol metabolic particular.

Mobilizarea glucozei în celule

Majoritatea celulelor vii depind de oxidarea parțială sau totală a glucozei pentru a obține energia necesară pentru a-și desfășura procesele vitale.

Intrarea acestei molecule în citosolul celulei, unde este metabolizată, depinde de ajutorul proteinelor transportoare, deoarece este suficient de mare și polar pentru a putea traversa singură bicapa lipidică.

În celulele eucariote au fost identificate două tipuri majore de transportori implicați în mobilizarea acestui zahăr: cotransportatorii de Na + / glucoză (SGLT) și uniporterii GLUT.

Primele folosesc un mecanism secundar de transport activ, în care cotransportul Na + furnizează energia motivă pentru a realiza procesul. În timp ce acestea din urmă efectuează o mișcare pasivă facilitată, un mecanism care nu necesită energie și este în favoarea gradientului de concentrare a zahărului.

Mecanismul de transport utilizat de transportorii cu hexos GLUT. De Emma Dittmar - Lucrare proprie, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Transportoare GLUT

Transportorii GLUT, pentru acronimul în limba engleză a „Glucose Transporters”, sunt un grup de transportori de tip poartă, responsabili de efectuarea transportului pasiv al glucozei din mediul extracelular până la citosol.

Ele aparțin marii superfamilii de transportoare de difuzie facilitate (MSF), alcătuite dintr-un număr mare de transportori responsabili de efectuarea transportului transmembranar al unei mari varietăți de molecule organice mici.

Deși numele lor pare să indice că transportă numai glucoză, acești transportatori au specificități diferite pentru monosacharide diferite cu șase atomi de carbon. Prin urmare, mai mult decât transportorii de glucoză, sunt transportatori cu hexos.

Până în prezent, cel puțin 14 GLUT-uri au fost identificate și locația lor pare a fi specifică țesutului la mamifere. Adică, fiecare izoformă este exprimată în țesuturi foarte particulare.

În fiecare dintre aceste țesuturi, caracteristicile cinetice ale acestor transportori variază semnificativ. Acesta din urmă pare să indice că fiecare dintre ele este conceput pentru a răspunde nevoilor metabolice diferite.

Structura

Cele 14 GLUT-uri identificate până în prezent au o serie de caracteristici structurale comune.

Toate sunt proteine ​​integrale cu membrană multiplă, adică traversează bicapa lipidică de mai multe ori prin segmente transmembranare bogate în aminoacizi hidrofobi.

Secvența peptidică a acestor transportori variază între 490-500 de resturi de aminoacizi, iar structura lor chimică tridimensională este similară celor raportate pentru toți ceilalți membri ai superfamiliei de facilitatori majori (MSF).

Această structură este caracterizată prin prezentarea a 12 segmente transmembranare într-o configurație α-helix și un domeniu extracelular extrem de glicozilat care, în funcție de tipul GLUT, poate fi localizat în a treia sau a cincea buclă formată.

În plus, extremitățile amino și carboxilice ale proteinei sunt orientate către citosol și prezintă un anumit grad de pseudosimetrie. Modul în care aceste capete sunt dispuse spațial dă naștere unei cavități deschise care constituie locul de legare pentru glucoză sau pentru orice altă monosacharidă care trebuie transportată.

În acest sens, formarea porilor prin care trece zahărul în aval de locul de legare este definită printr-un aranjament central al elicelelor 3, 5, 7 și 11. Toate acestea au o densitate ridicată de reziduuri polare care facilitează formarea mediului hidrofil intern al porilor.

Clasificare

GLUT-urile au fost clasificate în trei clase mari, pe baza gradului de similaritate a secvenței peptidice, precum și a poziției domeniului glicozilat.

GLUT-urile aparținând claselor I și II limitează domeniul extrem de glicozilat la prima buclă extracelulară situată între primele două segmente transmembranare. În timp ce, în clasa a III-a, aceasta este limitată la a noua buclă.

În fiecare dintre aceste clase, procentele de omologie între secvențele peptidice variază între 14 și 63% în regiunile mai puțin conservate și între 30 și 79% în regiunile cu o mare conservare.

Clasa I este formată din transportoare GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 și GLUT14. Clasa II pentru GLUT5, 7, 9 și 11. Și clasa III pentru GLUT6, 8, 10 și 12 și 13.

Este important de menționat că fiecare dintre acești transportatori are diferite locații, caracteristici cinetice, specificități și funcții ale substratului.

Principalele transportoare și funcții ale glucozei

GLUT1

Se exprimă în principal în eritrocite, celule ale creierului, placentă și rinichi. Deși funcția sa principală este de a oferi acestor celule nivelurile de glucoză necesare pentru a sprijini respirația celulară, este responsabil pentru transportul altor carbohidrați, cum ar fi galactoza, manoza și glucozamina.

GLUT2

Deși foarte specific pentru glucoză, GLUT2 are o afinitate mai mare pentru glucozamină. Cu toate acestea, este de asemenea capabil să transporte fructoza, galactoza și manoza la citosolul celulelor hepatice, pancreatice și renale ale epiteliului intestinului subțire.

GLUT3

Deși are o afinitate ridicată pentru glucoză, GLUT3 se leagă și transportă de asemenea galactoza, manoza, maltoza, xiloza și acidul dehidroascorbic cu afinitate mai mică.

Se exprimă în principal în celule embrionare, astfel încât menține transportul continuu al acestor zaharuri din placenta către toate celulele fătului. În plus, a fost detectată în celulele musculare și testiculare.

GLUT4

Are o afinitate ridicată pentru glucoză și este exprimat doar în țesuturile sensibile la insulină. Prin urmare, este asociat cu transportul glucozei stimulat de acest hormon.

GLUT8

Transportă atât glucoza cât și fructoza în interiorul celulelor hepatice, nervoase, cardiace, intestinale și adipoase.

GLUT9

Pe lângă transportul glucozei și fructozei, are o afinitate ridicată pentru urati, motiv pentru care mediază absorbția acestora în celulele renale. Cu toate acestea, sa descoperit că este exprimat și în leucocite și celule ale intestinului subțire.

GLUT12

În mușchiul scheletului, acest transportor este translocat în membrana plasmatică ca răspuns la insulină, acționând astfel în mecanismele de răspuns la acest hormon. Expresia sa a fost determinată și în celulele prostatei, placentei, rinichilor, creierului și glandelor mamare.

GLUT13

Acesta efectuează transportul specific cuplat de mioinositol și hidrogen. Prin aceasta, contribuie la scăderea pH-ului lichidului cefalorahidian la valori apropiate de 5.0 de către celulele nervoase care alcătuiesc cerebelul, hipotalamusul, hipocampul și tulpina creierului.

Referințe

1. Augustin R. Recenzie critică. Familia de proteine ​​a facilitatorilor de transport a glucozei: la urma urmei, nu este vorba doar de glucoză. Viața IUBMB. 2010; 62 (5): 315-33.
2. Bell GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S. Biologia moleculară a transportatorilor de glucoză mamifere. Îngrijirea diabetului. 1990; 13 (3): 198-208.
3. Castrejón V, Carbó R, Martínez M. Mecanisme moleculare implicate în transportul glucozei. REB. 2007; 26 (2): 49-57.
4. Joost HG, Thorens B. Familia extinsă GLUT de facilitatori de transport a zahărului / poliolului: nomenclator, caracteristicile secvenței și funcția potențială a noilor membri ai acesteia (revizuire). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 247-56.
5. Kinnamon SC, Finger TE. Un gust pentru ATP: neurotransmisie în papilele gustative. Nevrosci celulare frontale. 2013; 7: 264.
6. Scheepers A, Schmidt S, Manolescu A, Cheeseman CI, Bell A, Zahn C, Joost HG, Schürmann A. Caracterizarea genei SLC2A11 umană (GLUT11): utilizarea promotorului alternativ, funcția, expresia și distribuția subcelulară a trei izoforme și lipsa ortologului mouse-ului. Mol Membr Biol. 2005; 22 (4): 339-51.
7. Schürmann A. Perspectivă asupra „ciudatelor” transportoare de hexoză GLUT3, GLUT5 și GLUT7. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2008; 295 (2): E225-6.
8. Thorens B, Mueckler M. Transportoare de glucoză în secolul XXI. 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. Sindromul deficienței de glut1 și analiza absorbției glucozei în eritrocit. Ann Neurol. 2011; 70 (6): 996-1005.