GLUT4: MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA, PAG-ANDAR - BIOLOGY - 2025

Ang GLUT4 ay isang 509 amino acid glucose transporter protein na may mataas na kaakibat para sa asukal na ito. Ito ay kabilang sa mahusay na pangunahing superfamily ng mga facilitator (MSF) na nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaroon ng 12 transmembrane alpha helice. Tulad ng lahat ng mga miyembro ng pamilyang ito, pinapamagitan nito ang pinadali na transportasyon ng glucose sa gradient na konsentrasyon nito.

Ang lokasyon nito ay pinaghihigpitan sa mga cell na sensitibo sa pagpapasigla ng insulin, tulad ng adipocytes at myocytes. Sa ganitong kahulugan, ang mga bituin ng GLUT4 sa pangunahing mekanismo ng pagsipsip ng glucose sa ilalim ng mga kondisyon ng hyperglycemia sa dugo.

Ang GLUT4 ay ang tanging Glucose transporter na kinokontrol ng Insulin. Sa pamamagitan ng Meiquer, mula sa Wikimedia Commons.

Humigit-kumulang na 95% ng GLUT4 synthesized ng cell ay nananatiling residente sa cytosol sa loob ng mga vesicle. Ang mga vesicle na ito ay sumasama sa lamad ng plasma, na inilalantad ang receptor doon bilang tugon sa pag-activate ng insulin-mediated exocytosis.

Ang ehersisyo ng kalamnan ng kalamnan ay may kakayahang magsulong ng paglilipat ng transporter na ito sa lamad ng cell, na binigyan ng mataas na enerhiya na hinihiling ng mga cells na ito sa ilalim ng mga kondisyong ito. Gayunpaman, ang mga senyas na nagpapasigla sa synthesis nito sa panahon ng matagal na pisikal na aktibidad ay hindi pa rin alam.

katangian

Tulad ng constitutive expression transporter GLUT1, ang GLUT4 ay may mataas na pagkakaugnay para sa glucose, na isinasalin sa isang kakayahang magbigkis ng glucose kahit na ang konsentrasyon ng asukal na ito sa dugo ay umabot sa napakababang halaga.

Kabaligtaran sa mga isoform na responsable para sa transportasyon ng glucose sa ilalim ng mga basal na kondisyon (GLUT1 at GLUT3) ang transporter na ito ay hindi ipinahayag sa embryonic cell lamad.

Sa kabaligtaran, ipinahayag lamang ito sa mga selula ng mga tisyu ng may sapat na gulang, higit sa lahat sa mga tisyu ng peripheral na mayaman sa mataas na konsentrasyon ng brown fat, tulad ng puso, kalamnan ng balangkas at tisyu ng adipose. Gayunpaman, napansin din sa mga selula ng pituitary gland at hypothalamus.

Sa kahulugan na ito, mahalaga na i-highlight na ang pamamahagi nito ay hinihigpitan sa mga cell na sensitibo sa mga pagkakaiba-iba sa mga konsentrasyon ng insulin ay nauugnay sa katotohanan na naghahatid ito ng regulated expression ng hormon na ito. Ang iba pang mga pananaliksik ay ipinakita na ang pag-urong ng kalamnan ay may kakayahang magsagawa ng isang regulasyon na epekto sa pagpapahayag ng transporter na ito.

Sa kabilang banda, ipinakita ng mga pag-aaral ng lokasyon ng subcellular na ang GLUT2 ay may isang dalawahang lokasyon sa pagitan ng cytosol at lamad. Sa panukat na cytosolic kung saan matatagpuan ang pinakamataas na porsyento, naninirahan ito sa iba't ibang mga compartment: sa trans-golgi network, ang maagang endosome, mga vesicle na sakop o hindi ni clathrin, at tubulo-vesicular cytoplasmic na istruktura.

Istraktura

Tulad ng lahat ng mga miyembro ng pamilya ng mga transporter ng glucose na kasangkot sa pinadali na passive transportasyon ng hexose na ito (GLUTs), ang GLUT4 ay isang protina na transmembrane ng α-helix.

12 mga segment ng transmembrane sa pagsasaayos ng α-helix ay tumatawid sa mga lamad ng plasma at mga compartment ng subcellular (vesicle) ng mga cell kung saan ipinahayag ang GLUT 4.

Ang mga Helice 3, 5, 7 at 11 ay spatially ipinamamahagi upang magbigay ng pagtaas sa pagbuo ng isang hydrophilic channel kung saan ang transit ng monosaccharide ay nangyayari mula sa extracellular space sa cytosol sa pabor ng isang gradient na konsentrasyon.

Ang mga dulo ng amino at carboxyl na dulo ng protina ay nakatuon sa cytoplasm, sa isang pagsasaayos ng pagsasaayos na nagreresulta sa pagbuo ng isang malaking gitnang loop.

Ang lugar na pinapayagan ng parehong mga dulo ay kumakatawan sa isang function na mahalagang rehiyon ng protina dahil kasangkot ito kapwa sa pagtaas ng glucose at pagbubuklod at bilang tugon sa pag-sign ng insulin. Bilang karagdagan sa direksyon nito mula sa mga compartment ng cytosolic vesicular hanggang sa lamad ng plasma kung saan ilalagay nito ang pagpapaandar nito bilang isang transporter.

Paano nangyayari ang transportasyon ng glucose sa pamamagitan ng GLUT4?

Tulad ng lahat ng mga miyembro ng pamilya ng mga transporter ng glucose na kasangkot sa pinadali na passive transportasyon ng hexose na ito (GLUTs), ang GLUT4 ay isang multipass na transmembrane na protina sa α-helix.

Ang isang pagpapapangit ng istraktura na sapilitan ng pagbubuklod ng asukal ay nagpapakilos sa nagbubuklod na site mula sa panlabas na mamatay ng lamad sa cytosol kung saan ito pinakawalan. Kapag nangyari ito, nakuha ng transporter ang paunang pagbuo nito, sa gayon inilalantad ang site sa glucose sa labas ng lamad.

Mga Tampok

Ang glucose transporter protein ng uri ng GLUT4 ay may pananagutan sa pagsasagawa ng pagpapakilos ng glucose mula sa extracellular medium hanggang sa cytosol, bilang tugon sa pampasigla na nabuo ng pinahusay na pagtatago ng insulin sa mga cell ng mga tisyu na sensitibo sa hormon na ito, tulad ng isinasama nila ang kalamnan ng balangkas at tisyu ng adipose.

Upang mas maunawaan ito, mahalagang tandaan na ang insulin ay isang hormon na pinakawalan ng mga β cells ng pancreas bilang tugon sa mataas na konsentrasyon ng glucose sa dugo, na nakalagay sa mga paggalaw na mekanismo ng paggalaw na nagtataguyod ng pagsipsip ng mga cell pati na rin ang synthesis ng glycogen.

Dahil sa pagiging sensitibo ng GLUT4 sa hormon na ito, ito ay kumikilos bilang protagonist ng pangunahing mekanismo ng regulasyon ng pagsipsip ng glucose. Ang pag-play ng isang pangunahing papel sa mabilis na pagpapakilos ng glucose mula sa dugo kapag ang mga konsentrasyon ng monosaccharide ay umaabot sa napakataas na mga halaga. Ang huli ay mahalaga upang mapanatili ang cell homeostasis.

Ang mabilis na pagsipsip ng glucose ay posible dahil sa mataas na kaakibat ng transporter na ito para sa asukal na ito. Sa madaling salita, may kakayahang makita ito kahit na sa mababang konsentrasyon, mabilis na nakakagapos o nakakakuha nito.

Sa kabilang banda, ang kakayahang makita ang glucose sa mababang konsentrasyon ay nagpapaliwanag ng kahalagahan ng pagpapahayag ng GLUT4 sa mga lamad ng kalamnan ng kalamnan sa panahon ng ehersisyo, isang aktibidad na may mataas na pangangailangan ng enerhiya.

Pagpapakilos ng mga GLUT4 vesicle mula sa cytosol hanggang sa lamad

Mekanismo ng pagpapakilos ng mga GLUT4 na nagdadala ng mga vesicle sa lamad. Sa pamamagitan ng CNX OpenStax, mula sa Wikimedia Commons.

Sa kawalan ng pagpapasigla ng insulin, halos 95% ng GLUT4 ang na-recruit sa cytoplasm sa loob ng mga vesicle mula sa trans Golgi network.

Kapag ang mga konsentrasyon ng Glucose ay higit na lumalagpas sa halaga ng physiological, ang isang senyas na kaskad ay na-trigger na humantong sa pagpapalabas ng insulin mula sa pancreas.

Ang pinakawalan na insulin ay nagagawang makagapos sa receptor ng insulin na naroroon sa lamad ng myocytes at adipocytes, na nagpapadala ng mga kinakailangang signal upang ma-trigger ang pag-activate ng exocytosis. Ang huli ay nagreresulta sa pagsasanib ng mga vesicle na may dalang GLUT4 na may lamad ng plasma.

Ang fusion na ito ay patuloy na nagdaragdag ng konsentrasyon ng transporter sa lamad ng mga cell na ito. Iyon ay, sa sandaling bumaba ang antas ng glucose ng dugo, ang stimulus ay nawala at ang transporter ay nai-recycle sa pamamagitan ng pag-activate ng endocytosis.

Mga Sanggunian

1. Bryant NJ, Govers R, James DE. Kinokontrol na transportasyon ng glucose transporter GLUT4. Nat Rev Mol Cell Biol. 2002; 3 (4): 267-277.
2. Henriksen EJ. Inimbitahang pagsusuri: Mga epekto ng talamak na ehersisyo at pagsasanay sa ehersisyo sa paglaban sa insulin. J Appl Physiol (1985). 2002; 93 (2): 788-96.
3. Huang S, Czech MP. Ang GLUT4 glucose transporter. Cell Metab. 2007; 5 (4): 237-252.
4. Kraniou Y, Cameron-Smith D, Misso M, Collier G, Hargreaves M. Mga epekto ng ehersisyo sa GLUT4 at expression ng glycogenin sa kalamnan ng kalansay ng tao. J Appl Physiol (1985). 2000; 88 (2): 794-6.
5. Pessin JE, Thurmond DC, Elmendorf JS, Coker KJ, Okada S. Molecular na batayan ng insulin-stimulated GLUT4 vesicle trafficking. Biol Chem. 1999; 274 (5): 2593-2596.
6. Schulingkamp RJ, Pagano TC, Hung D, Raffa RB. Ang Mga Reseptor ng Insulin at Pagkilos ng Insulin sa Ang Utak: Suriin at Mga Klinikal na Implikasyon. Neuroscience at Mga Review ng Biobehavioural. 2000; 855-872.
7. Wood IS, Trayhurn P. Glucose transporter (GLUT at SGLT): pinalawak na mga pamilya ng mga protina sa transportasyon ng asukal. Br J Nutr. 2003; 89 (1): 3-9 Zhao FQ, Keating AF. Mga function na katangian at genomics ng mga transporter ng glucose. Mga Gen Genics. 2007; 8 (2): 113-28.