GLUT: FUNCTION, PANGUNAHING GLUCOSE TRANSPORTER - BIOLOGY - 2026

Ang GLUT ay isang serye ng uri ng gate ng conveyors, na namamahala sa pagsasagawa ng passive glucose transportasyon sa cytosol ng isang iba't ibang mga selula ng mammalian.

Gayunpaman, ang karamihan sa mga GLUT na nakilala hanggang sa kasalukuyan ay hindi tiyak para sa glucose. Sa kabilang banda, ang mga ito ay may kakayahang magdala ng iba't ibang mga sugars tulad ng mannose, galactose, fructose at glucosamine, pati na rin ang iba pang mga uri ng mga molekula tulad ng mga urates at mannositol.

Karaniwang istraktura ng isang GLUT glucose transporter. Sa pamamagitan ng A2-33, mula sa Wikimedia Commons.

Hindi bababa sa 14 na GLUT ang nakilala hanggang sa kasalukuyan. Ang lahat ng mga ito ay may karaniwang mga katangian ng istruktura at naiiba pareho sa pamamahagi ng tisyu at sa uri ng molekula na dala nito. Samakatuwid, ang bawat uri ay tila inangkop sa iba't ibang mga kondisyon sa pisyolohikal kung saan tinutupad nito ang isang partikular na papel na metabolic.

Pagpapakilos ng glucose sa loob ng mga cell

Karamihan sa mga nabubuhay na cell ay nakasalalay sa bahagyang o kabuuang oksihenasyon ng glucose upang makuha ang enerhiya na kinakailangan upang maisagawa ang kanilang mahahalagang proseso.

Ang pagpasok ng molekula na ito sa cytosol ng cell, kung saan ito ay na-metabolize, nakasalalay sa tulong ng mga protporter na protina, dahil malaki ito at polar upang ma-cross ang lipid bilayer nang mag-isa.

Sa mga eukaryotic cells, dalawang pangunahing uri ng mga transporter na kasangkot sa pagpapakilos ng asukal na ito ay nakilala: ang Na + / glucose cotransporters (SGLT) at ang GLUT uniporters.

Ang dating gumamit ng pangalawang aktibong mekanismo ng transportasyon, kung saan ang Na + cotransport ay nagbibigay ng motibo na enerhiya upang maisagawa ang proseso. Habang ang huli ay nagsasagawa ng isang madaling pasibo na kilusan, isang mekanismo na hindi nangangailangan ng enerhiya at pumapabor sa gradient ng konsentrasyon ng asukal.

Ang mekanismo ng transportasyon na ginamit ng GLUT hexose transporters. Ni Emma Dittmar - Sariling gawain, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

GLUT conveyors

Ang mga tagadala ng GLUT, para sa acronym sa Ingles para sa "Glucose Transporters", ay isang pangkat ng mga transporter na uri ng gate na responsable para sa pagdala ng passive transport ng glucose mula sa extracellular medium hanggang sa cytosol.

Ang mga ito ay kabilang sa mahusay na superfamily ng mga madaling pasimpleng transportasyon (MSF), na binubuo ng isang malaking bilang ng mga transporter na responsable para sa pagsasakatuparan ng transportembrane transport ng isang iba't ibang iba't ibang mga maliit na organikong molekula.

Bagaman ang kanilang pangalan ay tila nagpapahiwatig na ang transport glucose lamang ang mga ito, ang mga transporter na ito ay may iba't ibang mga pagtutukoy para sa iba't ibang mga monosaccharides na may anim na carbon atoms. Samakatuwid, higit sa glucose transporters, sila ay hexose transporters.

Sa ngayon, hindi bababa sa 14 na GLUT ang nakilala at ang kanilang lokasyon ay lilitaw na tiyak na tisyu sa mga mammal. Iyon ay, ang bawat isoform ay ipinahayag sa partikular na mga tisyu.

Sa bawat isa sa mga tisyu na ito, ang mga katangian ng kinetic ng mga transporter na ito ay magkakaiba-iba. Tila ipahiwatig ng huli na ang bawat isa sa kanila ay dinisenyo upang tumugon sa iba't ibang mga pangangailangan sa metaboliko.

Istraktura

Ang 14 na GLUT na natukoy hanggang sa kasalukuyan ay may isang serye ng mga karaniwang katangian na istruktura.

Ang lahat ng mga ito ay integral multipass membrane protein, iyon ay, tinatawid nila ang lipid bilayer nang maraming beses sa pamamagitan ng mga segment ng transmembrane na mayaman sa hydrophobic amino acid.

Ang pagkakasunud-sunod ng peptide ng mga transporter na ito ay nag-iiba sa pagitan ng 490-500 na mga residue ng amino acid at ang kanilang three-dimensional na istraktura ng kemikal ay katulad ng na iniulat para sa lahat ng iba pang mga miyembro ng pangunahing facilitator superfamily (MSF).

Ang istraktura na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng paglalahad ng 12 mga segment ng transmembrane sa isang pagsasaayos ng α-helix at isang lubos na glycosylated extracellular domain na, depende sa uri ng GLUT, ay maaaring matatagpuan sa ikatlo o ikalimang loop na nabuo.

Bilang karagdagan, ang amino at carboxyl termini ng protina ay nakatuon sa cytosol at nagpapakita ng isang tiyak na antas ng pseudosymmetry. Ang paraan kung saan ang mga pagtatapos na ito ay spatially isinaayos ay nagbibigay ng isang bukas na lukab na bumubuo ng nagbubuklod na site para sa glucose o para sa anumang iba pang mga monosaccharide na maaaring dalhin.

Sa kahulugan na ito, ang pagbuo ng butas na kung saan ang asukal ay lumilipas sa ibaba ng pagbubuklod ng site ay tinukoy sa pamamagitan ng isang gitnang pag-aayos ng mga helice 3, 5, 7 at 11. Ang lahat ng ito ay may mataas na density ng polar residues na nagbibigay-daan sa pagbuo ng panloob na kapaligiran ng hydrophilic ng pore.

Pag-uuri

Ang mga GLUT ay naiuri sa tatlong malalaking klase batay sa antas ng pagkakapareho ng pagkakasunud-sunod ng peptide, pati na rin ang posisyon ng glycosylated domain.

Ang mga GLUT na kabilang sa mga klase I at II ay nililimitahan ang lubos na glycosylated domain sa unang extracellular loop na matatagpuan sa pagitan ng unang dalawang mga segment ng transmembrane. Samantalang, sa Klase III ito ay pinigilan sa ikasiyam na loop.

Sa bawat isa sa mga klase na ito, ang porsyento ng homology sa pagitan ng mga pagkakasunud-sunod ng peptide ay nag-iiba sa pagitan ng 14 at 63% sa hindi gaanong konserbadong mga rehiyon at sa pagitan ng 30 at 79% sa mga lubos na natipid na mga rehiyon.

Ang Class I ay binubuo ng mga GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 at GLUT14 na mga transportasyon. Klase II para sa GLUT5, 7, 9 at 11. At ang klase III para sa GLUT6, 8, 10 at 12 at 13.

Mahalagang banggitin na ang bawat isa sa mga transporter na ito ay may iba't ibang mga lokasyon, mga katangian ng kinetic, mga pagtutukoy sa substrate at pag-andar.

Pangunahing mga transporter ng glucose at pag-andar

GLUT1

Ipinapahayag ito lalo na sa mga erythrocytes, mga cell ng utak, inunan at bato. Bagaman ang pangunahing pag-andar nito ay upang magbigay ng mga cell na ito ng mga antas ng glucose na kinakailangan upang suportahan ang paghinga ng cellular, responsable ito sa pagdadala ng iba pang mga karbohidrat tulad ng galactose, mannose at glucosamine.

GLUT2

Kahit na lubos na tiyak para sa glucose, ang GLUT2 ay may isang mas mataas na pagkakaugnay para sa glucosamine. Gayunpaman, may kakayahang magdala ng fructose, galactose, at mannose sa cytosol ng atay, pancreatic at kidney cells ng maliit na bituka na epithelium.

GLUT3

Bagaman mayroon itong isang mataas na pagkakaugnay para sa glucose, ang GLUT3 ay nagbubuklod at naghahatid ng galactose, mannose, maltose, xylose, at dehydroascorbic acid na may mas mababang pagkakaugnay.

Ipinapahayag ito lalo na sa mga cell ng embryonic, kaya pinapanatili nito ang patuloy na transportasyon ng mga sugars na ito mula sa inunan sa lahat ng mga selula ng pangsanggol. Bilang karagdagan, napansin ito sa mga cell ng kalamnan at testicular.

GLUT4

Ito ay may mataas na pagkakaugnay sa glucose at ipinahayag lamang sa mga tisyu na sensitibo sa insulin. Samakatuwid, ito ay nauugnay sa transportasyon ng glucose na pinasigla ng hormon na ito.

GLUT8

Nagdadala ito ng parehong glucose at fructose sa interior ng atay, nerve, heart, intestinal, at adipose cells.

GLUT9

Bilang karagdagan sa transportasyon ng glucose at fructose, mayroon itong isang mataas na pagkakaugnay para sa mga urates, kung kaya't pinapamagitan nito ang kanilang pagsipsip sa mga selula ng bato. Gayunpaman, natagpuan itong ipinahayag sa mga leukocytes at mga cell ng maliit na bituka na rin.

GLUT12

Sa kalamnan ng kalansay, ang transporter na ito ay isinalin sa lamad ng plasma bilang tugon sa insulin, kaya kumikilos bilang mga mekanismo ng pagtugon sa hormon na ito. Ang pagpapahayag nito ay natukoy din sa mga cell ng prosteyt, inunan, bato, utak at mammary glandula.

GLUT13

Isinasagawa nito ang tiyak na kaakibat na transportasyon ng myoinositol at hydrogen. Sa pamamagitan nito, nag-aambag ito upang bawasan ang pH ng cerebrospinal fluid sa mga halaga na malapit sa 5.0 ng mga selula ng nerbiyos na bumubuo sa cerebellum, hypothalamus, hippocampus at stem ng utak.

Mga Sanggunian

1. Review ng Augustin R. Kritikal. Ang pamilyang protina ng mga facilitator ng transportasyon ng glucose: Hindi lamang ito tungkol sa glucose pagkatapos ng lahat. IUBMB Buhay. 2010; 62 (5): 315-33.
2. Bell GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S. Molecular biology ng mga mammalian glucose transporters. Pangangalaga sa Diabetes. 1990; 13 (3): 198-208.
3. Castrejón V, Carbó R, Martínez M. Mga mekanismo ng molecular na kasangkot sa transportasyon ng glucose. REB. 2007; 26 (2): 49-57.
4. Joost HG, Thorens B. Ang pinalawak na GLUT-pamilya ng mga facilitator ng transportasyon ng asukal / polyol: nomenclature, mga katangian ng pagkakasunud-sunod, at potensyal na paggana ng mga miyembro ng nobela nito (pagsusuri). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 247-56.
5. Kinnamon SC, Finger TE. Isang lasa para sa ATP: neurotransmission sa mga lasa ng lasa. Front Cell Neurosci. 2013; 7: 264.
6. Mga Scheepers A, Schmidt S, Manolescu A, Cheeseman CI, Bell A, Zahn C, Joost HG, Schürmann A. Katangian ng gen ng tao na SLC2A11 (GLUT11): alternatibong paggamit ng promoter, pagpapaandar, pagpapahayag, at pamamahagi ng subcellular ng tatlong isoforms, at kakulangan ng orthologue ng mouse. Mol Membr Biol. 2005; 22 (4): 339-51.
7. Schürmann A. Insight sa "kakaibang" hexose transporters GLUT3, GLUT5, at GLUT7. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2008; 295 (2): E225-6.
8. Thorens B, Mueckler M. Glucose transporters sa ika-21 Siglo. 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 kakulangan sindrom at erythrocyte glucose uptake assay. Ann Neurol. 2011; 70 (6): 996-1005.