Transportor de glucoză

Sugar_tr
Identificatori
Simbol Sugar_tr
Pfam PF00083
Clanul Pfam CL0015
InterPro IPR005828
PROZITA PDOC00190
TCDB 2.A.1.1
Superfamilie OPM cincisprezece
proteina OPM 4gc0
Structuri proteice disponibile
Pfam structurilor
PDB RCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsum Model 3D

Transportatorii de glucoză ( de exemplu, Glucose  transporter , abreviat GLUT sau GLUT ) sunt un grup mare de proteine ​​​​membranare responsabile de transportul glucozei prin membrana celulară . Deoarece glucoza este o sursă vitală de energie, aceste proteine ​​sunt prezente în toate tipurile de organisme vii.

Separat, GLUT ( GLUT ) sau SLC2A , este o familie de proteine ​​de transport de glucoză găsite în majoritatea celulelor de mamifere . De exemplu, genomul uman codifică douăsprezece proteine ​​din familia GLUT. Sunt proteine ​​de transport uniportatoare .

Sinteza glucozei libere

Majoritatea organismelor neautotrofe nu sunt capabile să producă glucoză liberă, deoarece le lipsește expresia enzimei glucozo-6-fosfatază . Astfel, ei sunt capabili să efectueze doar absorbția și catabolizarea glucozei. Cu toate acestea, în condiții de post , unele țesuturi și organe, cum ar fi hepatocitele , intestinele , mușchii , creierul și rinichii , sunt capabile să sintetizeze glucoza datorită activării procesului de gluconeogeneză .

Transportul glucozei în drojdie

În celulele organismului model Saccharomyces cerevisiae , glucoza este transportată prin difuzie facilitată [1] . Majoritatea proteinelor de transport ale acestui organism aparțin familiei Hxt, dar există multe proteine ​​transportoare din alte familii [2] .

Nume Caracteristici Descriere
snf3 afinitate mare pentru glucoză; inhibată de glucoză; nivel scăzut de expresie; inhibă sinteza Hxt6
Rgt2 afinitate scăzută pentru glucoză; nivel scăzut de expresie
Hxt1 Km : 100 mM [3] , 129 - 107 mM [1] afinitate scăzută pentru glucoză; sinteza este indusă de niveluri ridicate de glucoză
Hxt2 Km = 1,5 [1] - 10 mM [3] afinitate mare/medie pentru glucoză; sinteza este indusă de niveluri scăzute de glucoză [3]
Hxt3 Vm = 18,5, Kd = 0,078, Km = 28,6/34,2 [1] - 60 mM [3] afinitate scăzută pentru glucoză [3]
Hxt4 Vm = 12,0, Kd = 0,049, Km = 6,2 [1] afinitate medie pentru glucoză [3]
Hxt5 Km = 10 mM [4] Afinitate medie pentru glucoză. Expresie puternică în faza de creștere staționară, în timpul formării sporilor și în condiții de concentrație scăzută de glucoză. Transcripția este inhibată de glucoză [4] .
hxt6 Vm = 11,4, Kd = 0,029, Km = 0,9/14 [1] , 1,5 mM [3] afinitate mare pentru glucoză [3]
hxt7 Vm = 11,7, Kd = 0,039, Km = 1,3, 1,9, [1] 1,5 mM [3] afinitate mare pentru glucoză [3]
Hxt8 nivel scăzut de expresie [3]
Hxt9 implicat în rezistența la mai multe medicamente [3]
Hxt11 implicat în rezistența la mai multe medicamente [3]
Gal2 Vm = 17,5, Kd = 0,043, Km = 1,5, 1,6 [1] afinitate mare pentru galactoză [3]

Transportul glucozei la mamifere

GLUT ( GLUT ) - proteine ​​membranare integrale care conțin 12 elice care traversează membrana celulară, în timp ce capetele amino (N-terminal) și carboxil (C-terminal) ies din partea membranei celulare îndreptată spre citoplasmă . GLUT-urile transportă glucoza și hexozele legate conform modelului de conformație alternativ [5] [6] [7] , care prezice că transportorul își expune singurul site de legare a substratului fie în interiorul, fie în exteriorul celulei. Legarea glucozei de situs provoacă o schimbare conformațională legată de transport și are ca rezultat eliberarea de glucoză din partea opusă a membranei celulare. Se crede că situsurile interioare și exterioare de legare a glucozei sunt localizate pe segmentele transmembranare 9, 10 și 11 [8] . Motivul QLS de pe al șaptelea segment transmembranar poate determina selectivitatea și afinitatea transportului [9] [10] .

Tipuri

Fiecare izoformă transportor de glucoză joacă un rol specific în metabolismul glucozei , în funcție de expresia sa tisulară, specificitatea substratului, cinetica de transport și reglarea expresiei în diferite condiții fiziologice [11] . Până în prezent, au fost descoperite treisprezece proteine ​​transportoare din familia GLUT/SLC2 [12] . Pe baza asemănării secvențelor de aminoacizi, acestea sunt împărțite în trei subclase.

Clasa I

Clasa I include transportoarele GLUT1-GLUT4 [13] .

Nume Răspândirea Descriere
GLUT1 Distribuit pe scară largă în țesuturile embrionare . La adulți, este cel mai puternic exprimată în eritrocite și celule endoteliale ale țesuturilor de barieră, cum ar fi bariera hemato-encefalică . În plus, este responsabil pentru nivelul bazal minim de absorbție a glucozei de către toate celulele corpului, care este necesar pentru menținerea respirației celulare. Nivelul GLUT1 din membrana celulară crește odată cu scăderea nivelului de glucoză și scade odată cu creșterea acesteia.
GLUT2 Este un transportator de glucoză care funcționează în două direcții. Este exprimat de celulele tubilor renali, ficatului și celulele beta ale pancreasului. Poate fi găsit și în membrana bazolaterală a epiteliului intestinului subțire. Transportorul bidirecțional este necesar de către celulele hepatice să preia glucoza în timpul glicolizei și să o elibereze în timpul gluconeogenezei . În celulele beta pancreatice , este necesară glucoza liberă, astfel încât celulele să poată măsura cu precizie nivelurile de glucoză serice. În plus, GLUT2 transportă glucoza , galactoza și fructoza din celulele mucoasei intestinale în lumenul vaselor de sânge. Este o izoformă cu afinitate scăzută. Există dovezi că principalii transportatori de glucoză în celulele beta sunt de fapt GLUT1 și GLUT3.
GLUT3 Este exprimat în principal în neuroni (unde se crede că este izoforma principală a transportorului de glucoză) și placentă . Este o izoformă cu afinitate mare pentru glucoză, ceea ce îi permite să se transporte la concentrații scăzute de glucoză.
GLUT4 Se găsește în țesutul adipos , precum și în mușchii scheletici și miocard . Acest transportator este reglat de insulină . Realizează absorbția glucozei dependentă de insulină.
Clasele II/III

Clasa II include:

Clasa III include:

Majoritatea transportoarelor de clasa II/III au fost descoperite relativ recent ca urmare a diferitelor proiecte genomice.

Funcțiile acestor izoforme sunt în prezent neclare. Unele dintre ele (GLUT6, GLUT8) constau din motive care ajută la menținerea transportatorilor în interiorul celulei și, astfel, împiedică transportul glucozei. Nu se știe dacă există mecanisme care favorizează translocarea acestor transportatori la suprafața celulei, dar s-a descoperit că insulina nu promovează o astfel de translocare.

Descoperirea co-transportatorului sodiu-glucoză

În august 1960, la Praga, Robert K. Crane a prezentat publicului descoperirea sa: mecanismul transportului activ secundar al glucozei în combinație cu sodiul în celulele intestinale [16] . Descoperirea lui Crane a transportului activ secundar a fost prima care a arătat importanța conjugării fluxului în biologie [17] [18] .

Vezi și

Literatură

Note

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Maier A., ​​​​Asano T., Volker A., ​​​​Boles E., Fuhrmann G F. Caracterizarea transportului de glucoză în Saccharomyces cerevisiae cu vezicule ale membranei plasmatice (contratransport) și celule intacte (absorbție inițială) cu un singur transportoare Hxt1, Hxt2, Hxt3, Hxt4, Hxt6, Hxt7 sau Gal2  (engleză)  // FEMS Yeast Research : jurnal. - 2002. - Vol. 2 , nr. 4 . - P. 539-550 . - doi : 10.1111/j.1567-1364.2002.tb00121.x . — PMID 12702270 .
  2. ↑ lista uniprot a posibililor transportatori de glucoză în S. cerevisiae . Consultat la 9 iunie 2015. Arhivat din original pe 27 februarie 2015.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Boles E., Hollenberg C P. The molecular genetics of hexose transport in yeasts  //  FEMS Microbiology Reviews : journal. - 1997. - Vol. 21 , nr. 1 . - P. 85-111 . - doi : 10.1111/j.1574-6976.1997.tb00346.x . — PMID 9299703 .
  4. ↑ 1 2 Diderich J A., Schuurmans J M., Gaalen M C., Kruckeberg A L., Van Dam K. Functional analysis of the hexose transporter homologue HXT5 in Saccharomyces cerevisiae  (engleză)  // Yeast: journal. - 2001. - Vol. 18 , nr. 16 . - P. 1515-1524 . - doi : 10.1002/yea.779 . — PMID 11748728 .
  5. ↑ Oka Y., Asano T., Shibasaki Y., Lin J., Tsukuda K., Katagiri H., Akanuma Y., Takaku F. Transportorul de glucoză trunchiat C-terminal este blocat într-o formă orientată spre interior fără activitate de transport  ( engleză)  // Natura: jurnal. - 1990. - Vol. 345 , nr. 6275 . - P. 550-553 . - doi : 10.1038/345550a0 . — PMID 2348864 .
  6. ↑ Hebert D., Carruthers A. Structura oligomerică a transportorului de glucoză determină funcția transportorului. Interconversii reversibile dependente de redox ale GLUT1 tetrameric și dimeric  //  J. Biol. Chim.  : jurnal. - 1992. - Vol. 267 , nr. 33 . - P. 23829-23838 . — PMID 1429721 .
  7. ↑ Cloherty E., Sultzman L., Zottola R., Carruthers A. Transportul net de zahăr este un proces în mai multe etape. Dovezi pentru situsurile de legare a zahărului citosolic în eritrocite  (engleză)  // Biochimie : jurnal. - 1995. - Vol. 34 , nr. 47 . - P. 15395-15406 . - doi : 10.1021/bi00047a002 . — PMID 7492539 .
  8. ↑ Hruz P., Mueckler M. Structural analysis of the GLUT1 facilitative glucose transporter (review  )  // Mol. Membr. Biol. : jurnal. - 2001. - Vol. 18 , nr. 3 . - P. 183-193 . - doi : 10.1080/09687680110072140 . — PMID 11681785 .
  9. ↑ Seatter M., De la Rue S., Porter L., Gould G. Motivul QLS în helixul transmembranar VII din familia transportorului de glucoză interacționează cu poziția C-1 a D-glucozei și este implicat în selecția substratului la legarea exofacială site  (engleză)  // Biochimie : jurnal. - 1998. - Vol. 37 , nr. 5 . - P. 1322-1326 . doi : 10.1021 / bi972322u . — PMID 9477959 .
  10. ↑ Hruz P., Mueckler M. Cysteine-scanning mutagenesis of transmembrane segment 7 of the GLUT1 glucose transporter  //  J. Biol. Chim.  : jurnal. - 1999. - Vol. 274 , nr. 51 . - P. 36176-36180 . doi : 10.1074 / jbc.274.51.36176 . — PMID 10593902 .
  11. ↑ Thorens B. Transportatorii de glucoză în reglarea fluxurilor de glucoză intestinale, renale și hepatice   // American Physiological Society : jurnal. - 1996. - Vol. 270 , nr. 4 Pt 1 . - P.G541-53 . — PMID 8928783 .
  12. ↑ Joost H., Thorens B. Familia extinsă GLUT de facilitatori de transport de zahăr/poliol: nomenclatură, caracteristici de secvență și funcție potențială a membrilor săi romani (recenzie  )  // Mol. Membr. Biol. : jurnal. - 2001. - Vol. 18 , nr. 4 . - P. 247-256 . - doi : 10.1080/09687680110090456 . — PMID 11780753 .
  13. ↑ Bell G., Kayano T., Buse J., Burant C., Takeda J., Lin D., Fukumoto H., Seino S. Molecular biology of mammalian glucose transporters  //  Diabetes Care : jurnal. - 1990. - Vol. 13 , nr. 3 . - P. 198-208 . - doi : 10.2337/diacare.13.3.198 . — PMID 2407475 .
  14. ↑ Pagina 995 în: Walter F., PhD. Bor. Fiziologie medicală: o abordare celulară și moleculară  . — Elsevier/Saunders, 2003. - P.  1300 . — ISBN 1-4160-2328-3 .
  15. ↑ Uldry M., Thorens B. Familia SLC2 de transportatori facilitati de hexoză și poliol   // Pflugers Arch . : jurnal. - 2004. - Vol. 447 , nr. 5 . - P. 480-489 . - doi : 10.1007/s00424-003-1085-0 . — PMID 12750891 .
  16. ↑ Robert K. Crane , D. Miller și I. Bihler. „Restricțiile asupra posibilelor mecanisme de transport intestinal al zaharurilor”. În: Membrane Transport and Metabolism. Actele unui simpozion desfășurat la Praga, 22–27 august 1960. Editat de A. Kleinzeller și A. Kotyk. Academia Cehă de Științe , Praga, 1961, pp. 439-449.
  17. ↑ Ernest M. Wright și Eric Turk. „Familia de cotransport al glucozei de sodiu SLC5.” Arhivat 28 martie 2020 la Wayback Machine Pflügers Arch 447, 2004, p. 510. „ Crane în 1961 a fost primul care a formulat conceptul de cotransport pentru a explica transportul activ [7]. În mod specific, el a propus ca acumularea de glucoză în epiteliul intestinal de-a lungul membranei de la marginea periei să fie [este] cuplată cu transportul Na+ în jos care traversează granița periei. Aceasta a fost o ipoteză testată rapid, rafinată și extinsă [pentru] a cuprinde transportul activ al unei game variate de molecule și ioni în aproape fiecare tip de celulă.”
  18. ↑ Boyd, CA R. „Facts, fantasies and fun in epithelial physiology”. Arhivat din original pe 10 decembrie 2012. Fiziologia experimentală, voi. 93, numărul 3, 2008, p. 304. „perspectiva din acest timp care rămâne în toate cărțile actuale este noțiunea lui Robert Crane publicată inițial ca anexă la o lucrare de simpozion publicată în 1960 ( Crane et al. 1960). Punctul cheie aici a fost „cuplarea fluxului”, cotransportul de sodiu și glucoză în membrana apicală a celulei epiteliale intestinale subțiri. O jumătate de secol mai târziu, această idee s-a transformat într-una dintre cele mai studiate dintre toate proteinele transportoare (SGLT1), cotransportatorul sodiu-glucoză.”