Glucose transporter

Sugar_tr
Identifikatorer
Symbol Sugar_tr
Pfam PF00083
Pfam klan CL0015
Interpro IPR005828
PROSITE PDOC00190
TCDB 2.A.1.1
OPM superfamilie femten
OPM protein 4gc0
Tilgængelige proteinstrukturer
Pfam strukturer
FBF RCSB FBF ; PDBe ; PDBj
PDBsum 3D model

Glucosetransportører ( eng.  Glucose transporter , forkortelse GLUT eller GLUT ) er en stor gruppe af membranproteiner, der er ansvarlige for transporten af ​​glucose over cellemembranen . Da glukose er en vital energikilde, er disse proteiner til stede i alle typer af levende organismer.

Separat er GLUT ( GLUT ), eller SLC2A , en familie af glukosetransportproteiner, der findes i de fleste pattedyrceller . For eksempel koder det menneskelige genom for tolv proteiner fra GLUT-familien. De er uniporter transportproteiner .

Syntese af fri glucose

De fleste ikke - autotrofe organismer er ude af stand til at producere fri glucose, fordi de mangler ekspression af enzymet glucose-6-phosphatase . Således er de kun i stand til at udføre absorption og katabolisme af glucose. Men under fastende forhold er nogle væv og organer, såsom hepatocytter , tarme , muskler , hjerne og nyrer , i stand til at syntetisere glucose på grund af aktiveringen af ​​gluconeogeneseprocessen .

Glukosetransport i gær

I cellerne i modelorganismen Saccharomyces cerevisiae transporteres glucose ved faciliteret diffusion [1] . De fleste af denne organismes transportproteiner tilhører Hxt -familien, men der er mange transporterproteiner fra andre familier [2] .

Navn Egenskaber Beskrivelse
snf3 høj affinitet for glucose; hæmmes af glucose; lavt udtryksniveau; hæmmer Hxt6-syntese
Rgt2 lav affinitet for glucose; lavt udtryksniveau
Hxt1 Km : 100 mM [3] , 129 - 107 mM [1] lav affinitet for glucose; syntese induceres af høje glucoseniveauer
Hxt2 Km = 1,5 [1] - 10 mM [3] høj/medium affinitet for glucose; syntese induceres af lave glucoseniveauer [3]
Hxt3 Vm = 18,5, Kd = 0,078, Km = 28,6/34,2 [1] - 60 mM [3] lav affinitet for glukose [3]
Hxt4 Vm = 12,0, Kd = 0,049, Km = 6,2 [1] gennemsnitlig affinitet for glukose [3]
Hxt5 Km = 10 mM [4] Gennemsnitlig affinitet for glukose. Stærk ekspression i den stationære vækstfase, under sporedannelse og under forhold med lav glucosekoncentration. Transskription hæmmes af glucose [4] .
hxt6 Vm = 11,4, Kd = 0,029, Km = 0,9/14 [1] , 1,5 mM [3] høj affinitet for glukose [3]
hxt7 Vm = 11,7, Kd = 0,039, Km = 1,3, 1,9, [1] 1,5 mM [3] høj affinitet for glukose [3]
Hxt8 lavt udtryksniveau [3]
Hxt9 involveret i multiresistens [3]
Hxt11 involveret i multiresistens [3]
Gal2 Vm = 17,5, Kd = 0,043, Km = 1,5, 1,6 [1] høj affinitet for galactose [3]

Glukosetransport i pattedyr

GLUT ( GLUT ) - integrale membranproteiner, der indeholder 12 helixer, der krydser cellemembranen, mens amino- (N-terminus) og carboxyl- (C-terminus) ender kommer ud fra den side af cellemembranen, der vender mod cytoplasmaet . GLUT'er transporterer glucose og bundne hexoser i henhold til den alternative konformationsmodel [5] [6] [7] , som forudsiger, at transportøren blotlægger sit enkelte substratbindingssted enten inde i eller uden for cellen. Bindingen af ​​glucose til stedet fremkalder en transportrelateret konformationsændring og resulterer i frigivelse af glucose fra den modsatte side af cellemembranen. Indre og ydre glucosebindingssteder menes at være placeret på transmembransegmenterne 9, 10 og 11 [8] . QLS- motivet på det syvende transmembrane segment kan muligvis bestemme selektiviteten og affiniteten af ​​transporten [9] [10] .

Typer

Hver glucosetransportørisoform spiller en specifik rolle i glucosemetabolisme , afhængigt af dens vævsekspression , substratspecificitet, transportkinetik og regulering af ekspression under forskellige fysiologiske forhold [11] . Til dato er tretten transporterproteiner af GLUT/SLC2-familien blevet opdaget [12] . Baseret på ligheden mellem aminosyresekvenser er de opdelt i tre underklasser.

Klasse I

Klasse I omfatter GLUT1-GLUT4 transportører [13] .

Navn Breder sig Beskrivelse
GLUT1 Udbredt i embryonale væv. Hos voksne er det stærkest udtrykt i erytrocytter og endotelceller i barrierevæv, såsom blod-hjerne-barrieren . Derudover er den ansvarlig for det minimale basale niveau af glukoseoptagelse af alle kroppens celler, hvilket er nødvendigt for at opretholde cellulær respiration. Niveauet af GLUT1 i cellemembranen stiger med et fald i glucoseniveauet og falder med dets stigning.
GLUT2 Det er en glukosetransportør, der virker i to retninger. Det udtrykkes af celler i nyretubuli, lever og betaceller i bugspytkirtlen. Det kan også findes i den basolaterale membran af tyndtarmens epitel. Den tovejstransportør kræves af leverceller for at optage glukose under glykolyse og frigive det under glukoneogenese . I bugspytkirtlens betaceller er fri glukose nødvendig, så cellerne nøjagtigt kan måle serumglukoseniveauer. Derudover transporterer GLUT2 glucose , galactose og fructose fra cellerne i tarmslimhinden ind i lumen af ​​blodkar. Det er en isoform med lav affinitet. Der er bevis for, at de vigtigste transportører af glukose ind i betaceller faktisk er GLUT1 og GLUT3.
GLUT3 Det er hovedsageligt udtrykt i neuroner (hvor det menes at være den vigtigste glukosetransportørisoform) og placenta . Det er en isoform med høj affinitet for glukose, som gør det muligt at transportere ved lave glukosekoncentrationer.
GLUT4 Findes i fedtvæv samt i skeletmuskulatur og myokardium . Denne transportør reguleres af insulin . Udfører insulinafhængig absorption af glukose.
Klasser II/III

Klasse II inkluderer:

Klasse III inkluderer:

De fleste af klasse II/III-transportørerne er blevet opdaget relativt for nylig som et resultat af forskellige genomiske projekter.

Funktionerne af disse isoformer er i øjeblikket uklare. Nogle af dem (GLUT6, GLUT8) består af motiver , der hjælper med at holde transportørerne inde i cellen, og dermed forhindre glukosetransport. Hvorvidt der er mekanismer, der fremmer translokationen af ​​disse transportører til celleoverfladen, er ukendt, men det har vist sig, at insulin ikke fremmer en sådan translokation.

Opdagelse af natrium-glucose-co-transporteren

I august 1960, i Prag, præsenterede Robert K. Crane for offentligheden sin opdagelse: mekanismen for sekundær aktiv transport af glucose i forbindelse med natrium i tarmceller [16] . Cranes opdagelse af sekundær aktiv transport var den første, der viste vigtigheden af ​​flowkonjugation i biologien [17] [18] .

Se også

Litteratur

Noter

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Maier A., ​​​​Asano T., Volker A., ​​​​Boles E., Fuhrmann G F. Karakterisering af glukosetransport i Saccharomyces cerevisiae med plasmamembranvesikler (modtransport) og intakte celler (initial optagelse) med enkelte Hxt1, Hxt2, Hxt3, Hxt4, Hxt6, Hxt7 eller Gal2 transportører  (engelsk)  // FEMS Yeast Research : journal. - 2002. - Bd. 2 , nr. 4 . - S. 539-550 . - doi : 10.1111/j.1567-1364.2002.tb00121.x . — PMID 12702270 .
  2. ↑ uniprot liste over mulige glukosetransportører i S. cerevisiae . Hentet 9. juni 2015. Arkiveret fra originalen 27. februar 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. - Bd. 21 , nr. 1 . - S. 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  (engelsk)  // Yeast : journal. - 2001. - Bd. 18 , nr. 16 . - S. 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 trunkeret glukosetransportør er låst i en indadvendt form uden transportaktivitet  ( Engelsk)  // Natur: journal. - 1990. - Bd. 345 , nr. 6275 . - S. 550-553 . - doi : 10.1038/345550a0 . — PMID 2348864 .
  6. ↑ Hebert D., Carruthers A. Glucosetransportørens oligomere struktur bestemmer transportørens funktion. Reversible redoxafhængige interkonverteringer af tetramer og dimer GLUT1  //  J. Biol. Chem.  : journal. - 1992. - Bd. 267 , nr. 33 . - P. 23829-23838 . — PMID 1429721 .
  7. ↑ Cloherty E., Sultzman L., Zottola R., Carruthers A. Nettosukkertransport er en flertrinsproces. Evidens for cytosoliske sukkerbindingssteder i erytrocytter  (engelsk)  // Biochemistry : journal. - 1995. - Bd. 34 , nr. 47 . - P. 15395-15406 . - doi : 10.1021/bi00047a002 . — PMID 7492539 .
  8. ↑ Hruz P., Mueckler M. Strukturel analyse af den GLUT1-faciliterende glucosetransportør (gennemgang  )  // Mol. Membr. Biol. : journal. - 2001. - Bd. 18 , nr. 3 . - S. 183-193 . - doi : 10.1080/09687680110072140 . — PMID 11681785 .
  9. ↑ Seatter M., De la Rue S., Porter L., Gould G. QLS-motiv i transmembran helix VII af glucosetransportørfamilien interagerer med C-1-positionen af ​​D-glucose og er involveret i substratvalg ved den exofaciale binding site  (engelsk)  // Biochemistry: journal. - 1998. - Bd. 37 , nr. 5 . - S. 1322-1326 . doi : 10.1021 / bi972322u . — PMID 9477959 .
  10. ↑ Hruz P., Mueckler M. Cystein-scanningsmutagenese af transmembransegment 7 af GLUT1 glucosetransporteren  //  J. Biol. Chem.  : journal. - 1999. - Bd. 274 , nr. 51 . - P. 36176-36180 . doi : 10.1074 / jbc.274.51.36176 . — PMID 10593902 .
  11. ↑ Thorens B. Glucosetransportører i reguleringen af ​​tarm-, nyre- og leverglucoseflux   // American Physiological Society : journal. - 1996. - Bd. 270 , nr. 4 Pt 1 . - P.G541-53 . — PMID 8928783 .
  12. ↑ Joost H., Thorens B. Den udvidede GLUT-familie af sukker/polyol-transportfacilitatorer: nomenklatur, sekvenskarakteristika og potentielle funktion af dets nye medlemmer (gennemgang  )  // Mol. Membr. Biol. : journal. - 2001. - Bd. 18 , nr. 4 . - S. 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 mammalia glucose transporters  //  Diabetes Care : journal. - 1990. - Bd. 13 , nr. 3 . - S. 198-208 . - doi : 10.2337/diacare.13.3.198 . — PMID 2407475 .
  14. ↑ Side 995 i: Walter F., PhD. Bor. Medicinsk fysiologi: en cellulær og molekylær tilgang  . — Elsevier/Saunders, 2003. - S.  1300 . — ISBN 1-4160-2328-3 .
  15. ↑ Uldry M., Thorens B. SLC2-familien af ​​faciliterede hexose- og  polyoltransportører  // Pflugers Arch . : journal. - 2004. - Bd. 447 , nr. 5 . - S. 480-489 . - doi : 10.1007/s00424-003-1085-0 . — PMID 12750891 .
  16. ↑ Robert K. Crane , D. Miller og I. Bihler. "Begrænsningerne for mulige mekanismer for tarmtransport af sukker". I: Membrane Transport and Metabolism. Proceedings of a Symposium holdt i Prag, 22.-27. august 1960. Redigeret af A. Kleinzeller og A. Kotyk. Det Tjekkiske Videnskabsakademi , Prag, 1961, s. 439-449.
  17. ↑ Ernest M. Wright og Eric Turk. "Natriumglucose cotransport familie SLC5." Arkiveret 28. marts 2020 på Wayback Machine Pflügers Arch 447, 2004, s. 510. “ Crane i 1961 var den første til at formulere cotransport-konceptet for at forklare aktiv transport [7]. Specifikt foreslog han, at akkumuleringen af ​​glukose i tarmepitelet på tværs af børstegrænsemembranen [er] koblet til nedadgående Na+-transport over børstegrænsen. Dette var en hypotese, der hurtigt blev testet, forfinet og udvidet til at omfatte den aktive transport af en bred vifte af molekyler og ioner ind i stort set alle celletyper."
  18. ↑ Boyd, CA R. "Fakta, fantasier og sjov i epitelfysiologi". Arkiveret fra originalen den 10. december 2012. Experimental Physiology, Vol. 93, udgave 3, 2008, s. 304. “den indsigt fra denne tid, der er tilbage i alle nuværende lærebøger, er forestillingen om Robert Crane , der oprindeligt blev udgivet som et appendiks til et symposiumoplæg udgivet i 1960 ( Crane et al. 1960). Nøglepunktet her var 'fluxkobling', co -transporten af ​​natrium og glukose i den apikale membran af tyndtarmens epitelcelle. Et halvt århundrede senere er denne idé blevet til en af ​​de mest undersøgte af alle transporterproteiner (SGLT1), natrium-glucose-cotransporteren."