Glükóz transzporter

Sugar_tr
Azonosítók
Szimbólum Sugar_tr
Pfam PF00083
Pfam klán CL0015
InterPro IPR005828
PROZIT PDOC00190
TCDB 2.A.1.1
OPM szupercsalád tizenöt
OPM fehérje 4gc0
Elérhető fehérjeszerkezetek
Pfam szerkezetek
EKT RCSB EKT ; PDBe ; EKTj
EKT-összeg 3D modell

A glükóz transzporterek ( eng.  Glucose transporter , röv. GLUT vagy GLUT ) a membránfehérjék nagy csoportja , amelyek a glükóz sejtmembránon történő szállításáért felelősek . Mivel a glükóz létfontosságú energiaforrás, ezek a fehérjék minden típusú élő szervezetben jelen vannak.

Külön-külön a GLUT ( GLUT ) vagy az SLC2A a glükóz transzport fehérjék családja, amely a legtöbb emlős sejtben megtalálható . Például az emberi genom a GLUT család tizenkét fehérjét kódol. Ezek uniporter transzport fehérjék .

A szabad glükóz szintézise

A legtöbb nem autotróf organizmus nem képes szabad glükózt termelni, mert hiányzik a glükóz-6-foszfatáz enzim expressziója . Így csak a glükóz felszívódását és katabolizmusát képesek végrehajtani . Éhgyomri körülmények között azonban egyes szövetek és szervek, például a májsejtek , a belek , az izmok , az agy és a vesék képesek glükózt szintetizálni a glükoneogenezis folyamatának aktiválása miatt .

Glükóz transzport élesztőben

A Saccharomyces cerevisiae modellszervezet sejtjeiben a glükózt elősegített diffúzió szállítja [1] . Ennek a szervezetnek a legtöbb transzport fehérjéje a Hxt családba tartozik, de sok transzporter fehérje is található más családokból [2] .

Név Jellemzők Leírás
snf3 nagy affinitás a glükózhoz; glükóz gátolja; alacsony expressziós szint; gátolja a Hxt6 szintézist
Rgt2 alacsony affinitás a glükózhoz; alacsony expressziós szint
Hxt1 Km : 100 mM [3] , 129-107 mM [1] alacsony affinitás a glükózhoz; szintézisét a magas glükózszint indukálja
Hxt2 Km = 1,5 [1] - 10 mM [3] magas/közepes affinitás a glükózhoz; a szintézist az alacsony glükózszint indukálja [3]
Hxt3 Vm = 18,5, Kd = 0,078, Km = 28,6/34,2 [1] - 60 mM [3] alacsony affinitás a glükózhoz [3]
Hxt4 Vm = 12,0, Kd = 0,049, Km = 6,2 [1] átlagos affinitás a glükózhoz [3]
Hxt5 Km = 10 mM [4] Átlagos affinitás a glükózhoz. Erős expresszió a stacionárius növekedési fázisban, a spóraképződés során és alacsony glükózkoncentráció mellett. A transzkripciót a glükóz gátolja [4] .
hxt6 Vm = 11,4, Kd = 0,029, Km = 0,9/14 [1] , 1,5 mM [3] nagy affinitás a glükózhoz [3]
hxt7 Vm = 11,7, Kd = 0,039, Km = 1,3, 1,9, [1] 1,5 mM [3] nagy affinitás a glükózhoz [3]
Hxt8 alacsony expressziós szint [3]
Hxt9 részt vesz a multidrog rezisztenciában [3]
Hxt11 részt vesz a multidrog rezisztenciában [3]
Gal2 Vm = 17,5, Kd = 0,043, Km = 1,5, 1,6 [1] nagy affinitás a galaktózhoz [3]

Glükóztranszport emlősökben

GLUT ( GLUT ) - a sejtmembránon áthaladó 12 hélixet tartalmazó integrált membránfehérjék , míg a sejtmembrán citoplazma felőli oldaláról az amino (N-terminális) és karboxil (C-terminális) végek lépnek ki . A GLUT-ok glükózt és megkötött hexózokat szállítanak az alternatív konformációs modellnek megfelelően [5] [6] [7] , amely azt jósolja, hogy a transzporter egyetlen szubsztrátkötő helyét a sejten belül vagy kívül teszi fel . A glükóz kötődése a helyhez transzporttal kapcsolatos konformációs változást vált ki, és glükóz felszabadulását eredményezi a sejtmembrán ellenkező oldaláról. Úgy gondolják, hogy a belső és külső glükózkötő helyek a 9., 10. és 11. transzmembrán szegmenseken helyezkednek el [8] . A hetedik transzmembrán szegmensen lévő QLS motívum valószínűleg meghatározhatja a transzport szelektivitását és affinitását [9] [10] .

Típusok

Mindegyik glükóz transzporter izoforma sajátos szerepet játszik a glükóz metabolizmusában , szöveti expressziójától, szubsztrátspecifitásától, transzport kinetikától és az expresszió szabályozásától függően különböző fiziológiás körülmények között [11] . Eddig tizenhárom transzporter fehérjét fedeztek fel a GLUT/SLC2 családból [12] . Az aminosavszekvenciák hasonlósága alapján három alosztályra oszthatók.

I. osztály

Az I. osztályba tartoznak a GLUT1-GLUT4 transzporterek [13] .

Név Terítés Leírás
GLUT1 Széles körben elterjedt az embrionális szövetekben. Felnőtteknél legerősebben a vörösvértestekben és a gátszövetek endoteliális sejtjeiben expresszálódik, például a vér-agy gáton . Ezenkívül felelős a test összes sejtjének glükózfelvételének minimális alapszintjéért, amely szükséges a sejtlégzés fenntartásához. A GLUT1 szintje a sejtmembránban a glükózszint csökkenésével növekszik, növekedésével pedig csökken.
GLUT2 Ez egy glükóz transzporter, amely két irányban működik. A vesetubulusok sejtjei, a máj és a hasnyálmirigy béta sejtjei fejezik ki. A vékonybél epitéliumának bazolaterális membránjában is megtalálható. A kétirányú transzporterre a májsejteknek szükségük van ahhoz, hogy a glikolízis során glükózt vegyenek fel, majd a glükoneogenezis során felszabadítsák . A hasnyálmirigy béta-sejtjeiben szabad glükózra van szükség ahhoz, hogy a sejtek pontosan mérni tudják a szérum glükózszintjét. Ezenkívül a GLUT2 glükózt , galaktózt és fruktózt szállít a bélnyálkahártya sejtjeiből az erek lumenébe. Ez egy alacsony affinitású izoforma. Bizonyíték van arra, hogy a glükóz fő transzporterei a béta-sejtekbe valójában a GLUT1 és a GLUT3.
GLUT3 Főleg az idegsejtekben (ahol úgy gondolják, hogy ez a fő glükóz transzporter izoforma) és a placentában expresszálódik . Ez egy izoforma, amely nagy affinitással rendelkezik a glükózhoz, ami lehetővé teszi, hogy alacsony glükózkoncentráció mellett is szállítson.
GLUT4 Megtalálható a zsírszövetben , valamint a vázizomban és a szívizomban . Ezt a transzportert az inzulin szabályozza . A glükóz inzulinfüggő felszívódását végzi.
II/III osztály

A II. osztály a következőket tartalmazza:

A III. osztály a következőket tartalmazza:

A II/III. osztályú transzporterek többségét viszonylag nemrég fedezték fel különféle genomikai projektek eredményeként.

Ezeknek az izoformáknak a funkciója jelenleg nem tisztázott. Ezek egy része (GLUT6, GLUT8) olyan motívumokból áll, amelyek segítik a transzporterek sejten belül tartását, ezáltal megakadályozzák a glükóz transzportot. Nem ismert, hogy vannak-e olyan mechanizmusok, amelyek elősegítik ezen transzporterek transzlokációját a sejtfelszínre, de azt találták, hogy az inzulin nem segíti elő az ilyen transzlokációt.

A nátrium-glükóz társtranszporter felfedezése

1960 augusztusában, Prágában Robert K. Crane bemutatta a nyilvánosságnak felfedezését: a glükóz másodlagos aktív transzportjának mechanizmusát a nátriummal együtt a bélsejtekben [16] . Crane felfedezése a másodlagos aktív transzportról volt az első, amely megmutatta az áramlási konjugáció fontosságát a biológiában [17] [18] .

Lásd még

Irodalom

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Maier A., ​​Asano T., Volker A., ​​Boles E., Fuhrmann G F. A glükóztranszport jellemzése Saccharomyces cerevisiae-ben plazmamembrán hólyagokkal (ellentranszport) és intakt sejtekkel (kezdeti felvétel) egyetlen Hxt1, Hxt2, Hxt3, Hxt4, Hxt6, Hxt7 vagy Gal2 transzporterekkel  (angol)  // FEMS Yeast Research : Journal. - 2002. - 20. évf. 2 , sz. 4 . - P. 539-550 . - doi : 10.1111/j.1567-1364.2002.tb00121.x . — PMID 12702270 .
  2. ↑ S. cerevisiae lehetséges glükóztranszportereinek uniprot listája . Letöltve: 2015. június 9. Az eredetiből archiválva : 2015. február 27..
  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. - 1. évf. 21 , sz. 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  (angol)  // Yeast : Journal. - 2001. - 20. évf. 18 , sz. 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. C-terminal truncated glucose transporter is locked into an inward-facing form without transport activity  ( angol)  // Természet: folyóirat. - 1990. - 1. évf. 345. sz . 6275 . - P. 550-553 . - doi : 10.1038/345550a0 . — PMID 2348864 .
  6. ↑ Hebert D., Carruthers A. A glükóz transzporter oligomer szerkezete határozza meg a transzporter funkciót. Tetramer és dimer GLUT1 reverzibilis redoxfüggő interkonverziói  //  J. Biol. Chem.  : folyóirat. - 1992. - 1. évf. 267. sz . 33 . - P. 23829-23838 . — PMID 1429721 .
  7. ↑ Cloherty E., Sultzman L., Zottola R., Carruthers A. A nettó cukorszállítás többlépcsős folyamat. Bizonyíték a citoszol cukorkötő helyekre az eritrocitákban  (angol)  // Biokémia : folyóirat. - 1995. - 1. évf. 34 , sz. 47 . - P. 15395-15406 . - doi : 10.1021/bi00047a002 . — PMID 7492539 .
  8. ↑ Hruz P., Mueckler M. A GLUT1 facilitatív glükóztranszporter szerkezeti elemzése (áttekintés  )  // Mol. Membr. Biol. : folyóirat. - 2001. - 20. évf. 18 , sz. 3 . - P. 183-193 . - doi : 10.1080/09687680110072140 . — PMID 11681785 .
  9. ↑ Seatter M., De la Rue S., Porter L., Gould G. A QLS motívum a glükóz transzporter család VII transzmembrán hélixében kölcsönhatásba lép a D-glükóz C-1 pozíciójával, és részt vesz a szubsztrát kiválasztásában az exofaciális kötődésnél site  (angol)  // Biokémia : folyóirat. - 1998. - Vol. 37 , sz. 5 . - P. 1322-1326 . doi : 10.1021 / bi972322u . — PMID 9477959 .
  10. ↑ Hruz P., Mueckler M. A GLUT1 glükóztranszporter 7. transzmembrán szegmensének cisztein-szkennelő mutagenezise  //  J. Biol. Chem.  : folyóirat. - 1999. - 1. évf. 274. sz . 51 . - P. 36176-36180 . doi : 10.1074 / jbc.274.51.36176 . — PMID 10593902 .
  11. ↑ Thorens B. Glükóz transzporterek a bél, vese és máj glükózáramának szabályozásában   // American Physiological Society : folyóirat. - 1996. - 1. évf. 270 , sz. 4 1. pont . - P.G541-53 . — PMID 8928783 .
  12. ↑ Joost H., Thorens B. A cukor/poliol transzport facilitátorok kiterjesztett GLUT-családja: új tagok nómenklatúrája, szekvenciajellemzői és potenciális funkciója (recenzió  )  // Mol. Membr. Biol. : folyóirat. - 2001. - 20. évf. 18 , sz. 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. Emlősök glükóztranszportereinek molekuláris biológiája  //  Diabetes Care : folyóirat. - 1990. - 1. évf. 13 , sz. 3 . - P. 198-208 . - doi : 10.2337/diacare.13.3.198 . — PMID 2407475 .
  14. ↑ 995. oldal in: Walter F., PhD. Bór. Orvosi élettan : sejtes és molekuláris megközelítés  . – Elsevier/Saunders, 2003. -  1300. o . — ISBN 1-4160-2328-3 .
  15. ↑ Uldry M., Thorens B. A könnyített hexóz és poliol transzporterek SLC2 családja   // Pflugers Arch . : folyóirat. - 2004. - 20. évf. 447 , sz. 5 . - P. 480-489 . - doi : 10.1007/s00424-003-1085-0 . — PMID 12750891 .
  16. ↑ Robert K. Crane , D. Miller és I. Bihler. „A cukrok bélrendszeri szállításának lehetséges mechanizmusaira vonatkozó korlátozások”. In: Membrane Transport and Metabolism. Proceedings of a Symposium tartott Prágában, 1960. augusztus 22–27. Szerkesztette: A. Kleinzeller és A. Kotyk. Cseh Tudományos Akadémia , Prága, 1961, pp. 439-449.
  17. ↑ Ernest M. Wright és Eric Turk. "A nátrium-glükóz kotranszport család SLC5." Archiválva : 2020. március 28., a Wayback Machine Pflügers Arch 447, 2004, p. 510. “ 1961-ben Crane volt az első, aki megfogalmazta a kotranszport fogalmát az aktív szállítás magyarázatára [7]. Konkrétan azt javasolta, hogy a glükóz felhalmozódása a bélhámban a kefe határmembránon keresztül a kefehatáron áthaladó Na+-szállításhoz kapcsolódik. Ez egy gyorsan tesztelt, finomított és kiterjesztett hipotézis volt, amely magában foglalja a különböző molekulák és ionok aktív transzportját gyakorlatilag minden sejttípusba.
  18. ↑ Boyd, CA R. "Tények, fantáziák és szórakozás a hámfiziológiában". Az eredetiből archiválva: 2012. december 10. Experimental Physiology, Vol. 93. szám, 3. szám, 2008, p. 304. „az ebből az időből származó betekintés, amely az összes jelenlegi tankönyvben megmarad, Robert Crane elképzelése, amelyet eredetileg egy 1960-ban megjelent szimpóziumi tanulmány mellékleteként tettek közzé ( Crane et al. 1960). A kulcspont itt a „flux coupling” volt, a nátrium és a glükóz együttes transzportja a vékonybél epiteliális sejtjének apikális membránjában. Fél évszázaddal később ez az ötlet az egyik legtöbbet tanulmányozott transzporter fehérjévé (SGLT1), a nátrium-glükóz kotranszporterré változott.