GLUT1: MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA, PAG-ANDAR - BIOLOGY - 2026

Ang GLUT1 ay isang protina ng transmembrane na responsable para sa pagpapadali ng passive transport ng glucose sa buong lamad ng plasma, mula sa extracellular space sa cell.

Bilang karagdagan sa glucose, ipinakita na maaari rin itong mapakilos ang iba pang anim na carbon sugars tulad ng galactose, glucosamine at mannose. Kaugnay nito, pinapayagan ang pag-aalsa at transportasyon ng bitamina C sa mga cell na hindi makagawa nito.

Istraktura ng Crystal ng Glucose Transporter GLUT1. Sa pamamagitan ng A2-33, mula sa Wikimedia Commons.

Dahil ang lahat ng mga molekula na dinadala ng GLUT1 ay kasangkot sa mga landas ng henerasyon ng enerhiya sa cell, ang pagpapahayag ng transporter na ito ay gumaganap ng isang napakahalagang papel na metaboliko.

Sa katunayan, ang mga mutasyon na nagbabago o nagwawalang-saysay ng pagpapahayag ng isang pagganap na GLUT1 na resulta sa hitsura ng maraming mga sakit na nauugnay sa mabagal na pag-unlad ng neurological at limitadong paglago ng utak.

Ang transportasyon ng glukosa sa mga cell at GLUT1 transporter

Ang Glucose ay ang ginustong mapagkukunan ng carbon at enerhiya para sa karamihan ng mga cell na bumubuo sa puno ng buhay. Dahil hindi ito maliit at sapat na hydrophobic upang tumawid ang mga lamad ng cell sa kanyang sarili, ang transportasyon sa cell ay nangangailangan ng tulong ng mga transporter protein.

Dalawang tiyak na mekanismo ng transporter-mediated transportism ang iminungkahi para sa asukal na ito. Ang isa sa mga ito ay tumugon sa isang passive transport system (facilitated diffusion) at ang pangalawa sa isang aktibong sistema ng transportasyon.

Ang una ay hindi nangangailangan ng enerhiya na isinasagawa at nangyayari sa pamamagitan ng isang gradient ng konsentrasyon, iyon ay, mula sa isang lugar ng mataas na konsentrasyon ng glucose sa isa kung saan mas mababa ang konsentrasyon.

Ang aktibong transportasyon ng glucose ay isinasagawa ng mga transporter na nakakakuha ng enerhiya mula sa co-transport ng sodium ion.

Sa kaibahan, ang pasimpleng (pasibo) na pagsasabog ng glucose ay isinasagawa ng isang pamilya ng mga uri ng mga transporter na uri na tinatawag na GLUT (para sa acronym sa Ingles ng "Glucose Transporters"), pamilya kung saan kabilang ang GLUT1. Ito ay nagbubuklod ng glucose sa labas ng cell at inilalagay ito sa cytosol. Hindi bababa sa 5 sa kanila ang natukoy at ang kanilang pamamahagi ay lilitaw na naiiba sa iba't ibang mga tisyu ng mammalya.

Mga Tampok ng GLUT1

Ang mekanismo ng transportasyon na ginagamit ng glucose transporter GLUT1. Ni Emma Dittmar - Sariling gawain, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Ang GLUT1 ay isang uniporter na transporter ng glucose, iyon ay, may kakayahang magsagawa ng transportasyon ng glucose sa isang direksyon lamang, mula sa labas ng cell hanggang sa cytosol.

Ito ay nabibilang sa facilitated diffusion transporter (MSF) na superfamily, na malawak na ipinamamahagi sa maraming iba't ibang mga organismo. Nakikilahok din ito sa transmembrane transport ng isang malaking bilang ng mga maliit na organikong molekula.

Ang pagkakasunud-sunod ng peptide nito na 492 amino acid ay lubos na inalagaan sa iba't ibang mga organismo kung saan ito ay nakilala, na hindi mahirap paniwalaan na ang paggamit ng glucose upang makakuha ng enerhiya ay bumubuo ng sentro ng metabolic tree ng buhay.

GLUT 1 istraktura

Ang GLUT1 ay isang integral na protina ng lamad ng lamad na binubuo ng 492 residue ng amino acid. Ang uri ng integral na protina ng lamad ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagtawid ng lipid bilayer nang maraming beses.

Ang three-dimensional na istraktura ng kemikal ng mga protina ay karaniwang natutukoy sa pamamagitan ng X-ray crystallography.Ang huli ay isang pamamaraan na malawakang ginagamit ng mga biochemists upang muling buuin ang isang istrukturang modelo gamit ang mga purong crystals ng protina na pag-aralan.

Sa lubos na mapangalagaang mga protina tulad ng GLUT1, ang pagtukoy ng istruktura ng protina ng isang solong organismo ay maaaring sapat. Ito ay para sa kadahilanang ito na napagpasyahan ng mga mananaliksik ang GLUT1 na istruktura ng kristal ng E3229 mutant.

Tulad ng sa lahat ng iba pang mga miyembro ng pangunahing facilitator na superfamily (MSF), ang istraktura ng GLUT1 ay kinakatawan ng 12 helper ng transmembrane.

Bilang karagdagan, sa GLUT1 E3229, ang mga dulo ng amino at carboxyl na mga dulo ng peptide ay pseudo-simetriko at nakatuon sa cytosol. Ang pag-aayos ng mga dulo na ito ay lumilikha ng isang bulsa o lukab na nakabukas sa loob ng cell at ito ang bumubuo ng nagbubuklod na site para sa glucose.

Ang isang pagbabago sa istraktura ng GLUT1 ay tumutukoy sa transportasyon ng glucose sa cell

Dahil ang glucose ay karaniwang ipinadala mula sa labas papunta sa loob ng cell, ang paghahanap na ang nagbubuklod na site para sa asukal na ito ay nakatuon sa cytosol na bumubuo ng ilang pagkalito.

Gayunpaman, ang pagkalito na ito ay nakakahanap ng isang solusyon sa mga resulta ng biochemical investigations na nagmumungkahi na ang isang pagbabago ay nangyayari sa hugis ng protina, na nagpapahintulot sa site na nagbubuklod ng glucose na maipalabas muna sa isang panig ng lamad at pagkatapos ay sa iba pa.

Hindi ito nangangahulugan na ang protina ay umiikot sa lamad, ngunit na ang pagbubuklod ng asukal ay nagpapakilala sa pagbabago sa isang paraan na, tulad ng isang gate, inilalantad ang glucose sa interior.

GLUT 1 Mga Tampok

Dahil ang GLUT1 ay isang constitutive expression transporter, iyon ay, laging ipinapahayag sa karamihan ng mga cell ng mammalian, ang mga pag-andar na ginagawa nito ay mahalaga para sa mga cell na ito. Sa katunayan, ipinahayag ito sa halos lahat ng mga tisyu ng pangsanggol dahil tiyak na ang isang mataas na supply ng enerhiya ay kinakailangan sa mga yugto ng pag-unlad upang matiyak ang paglago.

Gayunpaman, ang expression nito ay nabawasan pagkatapos ng pagsilang sa ilang mga tisyu tulad ng atay, kung saan ang expression ng iba pang mga isoform tulad ng GLUT4 ay nadagdagan ngayon.

Para sa mga erythrocytes ito ay pangunahing kahalagahan, dahil ang huli ay nakasalalay lamang sa glucose para sa enerhiya dahil kulang sila ng mitochondria. Gayunpaman, mananagot pa rin ito sa pag-aalsa ng glucose upang suportahan ang paghinga sa iba pang mga uri ng cell.

Dahil ang GLUT1 ay umabot sa isang mataas na konsentrasyon sa mga cell ng vascular endothelial ng maraming mga organo at tisyu, ang isa sa mga pag-andar nito ay ang pagdala ng glucose mula sa dugo.

Ang transportasyon ng iba pang mga hexoses tulad ng mannose, galactose at glucosamine ng GLUT1 ay hindi pinag-uusapan ang direktang kaugnayan nito sa metabolismo ng enerhiya, dahil ang ATP ay maaaring mabuo mula sa lahat ng mga hexoses na ito.

Bukod dito, ang pag-aagaw at transportasyon ng bitamina C sa mga cell na walang kakayahang synthesizing ito ay naging isa rin sa mga pag-andar na iniulat para sa madla na receptor na ito.

Mga Sanggunian

1. Chen LY, Phelix CF. Extracellular gating ng glucose transportasyon sa pamamagitan ng GLUT 1. Biochem Biophys Res Komun. 2019; 511 (3): 573-578.
2. Cunningham P, Naftalin RJ. ang mga mplications ng aberrant na temperatura na sensitibo sa glucose sa pamamagitan ng glucose transporter kakulangan mutant (GLUT1DS) T295M para sa mga kahaliling access at mga nakapirming site na mga modelo ng transportasyon. J Membr Biol. 2013; 246 (6): 495-511.
3. Deng D, Xu C, Sun P, Wu J, Yan C, Hu M, Yan N. Crystal na istraktura ng human glucose transporter GLUT1. Kalikasan. 2014; 510 (7503): 121-125.
4. Deng D, Yan N. Crystallization at Structural Determination ng Human Glucose Transporters GLUT1 at GLUT3. Mga Paraan Mol Biol. 2018; 1713: 15-29.
5. Fu X, Zhang G, Liu R, Wei J, Zhang-Negrerie D, Jian X, Gao Q. Mekanikal na Pag-aaral ng Human Glucose Transport Dinalin ng GLUT1. J Chem Inf Model. 2016; 56 (3): 517-526.
6. Mueckler M, Makepeace C. Pagsusuri ng transmembrane segment 8 ng GLUT1 na transporter ng glucose sa pamamagitan ng mutagenesis ng pag-scan ng cysteine ​​at ang pag-access sa cysteine. J Biol Chem. 2004; 279 (11): 10494-10499.
7. Philip L. Kabanata 13 - Transport ng Membrane. Ang mga lamad ng mga cell (Third Edition). 2016, pp 335-378.
8. Simmons R. Cell Glucose Transport at Pangangasiwaan ng Glucose Sa Pagbubuo ng Pangsanggol at Neonatal. Pangsanggol at Neonatal Physiology (Fifth Edition). 2017; 1 pp 428-435.