GLUT 2: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2026

GLUT2 là một chất vận chuyển glucose có ái lực thấp được biểu hiện trong màng tế bào tuyến tụy, gan, thận và ruột cũng như trong tế bào hình sao và tế bào tanicy. Ngoài trung gian vận chuyển glucose, nó còn tham gia vào quá trình vận chuyển fructose, galactose, glucosamine; vì vậy không chỉ là một chất vận chuyển glucose, nó còn là một chất vận chuyển hexose.

Thực tế là nó có ái lực thấp với glucose cho phép nó hoạt động như một protein cảm nhận mức độ glucose trong máu. Do đó, nó tham gia vào việc kiểm soát điều hòa nhiều sự kiện sinh lý phản ứng với sự biến động của nồng độ glucose trong máu.

Chất vận chuyển glucose khuếch tán thuận lợi loại 2 (GLUT2) thay đổi cấu trúc của nó bằng cách huy động vị trí liên kết với glucose từ mặt ngoài vào mặt trong của màng (protein vận chuyển). Bởi LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], từ Wikimedia Commons.

Trong số nhiều quá trình mà nó điều chỉnh, nổi bật sau đây: 1) sự giải phóng insulin bởi các tế bào tuyến tụy được kích thích bởi nồng độ cao của glucose; 2) Sự bài tiết glucagon bởi tế bào gan để sản xuất glucose trong hạ đường huyết.

Sự vận chuyển thuận lợi của glucose vào tế bào

Khoảng 75% glucose đi vào tế bào để cung cấp nhiên liệu cho các con đường trao đổi chất để sản xuất năng lượng thông qua cơ chế vận chuyển thụ động được tạo điều kiện bởi các protein màng tích hợp được gọi là chất vận chuyển.

Cơ chế vận chuyển này được biết đến rộng rãi là sự khuếch tán có điều kiện. Nó không yêu cầu đóng góp năng lượng để thực hiện và có lợi cho một gradient nồng độ. Đó là, từ một khu vực tập trung cao đến một khu vực tập trung thấp.

Cho đến nay, ít nhất 14 dạng đồng dạng của chất vận chuyển khuếch tán tạo điều kiện cho glucose, bao gồm GLUT2, đã được xác định. Tất cả chúng đều thuộc siêu họ chính của các chất điều phối (MSF) và theo sự đồng thuận, được gọi là GLUT (từ viết tắt trong tiếng Anh của “Glucose Transporters”).

Các GLUT khác nhau đã được đặc trưng cho đến nay được mã hóa bởi các gen SLC2A và thể hiện sự khác biệt rõ rệt về trình tự axit amin, sự ưa thích đối với các chất nền mà chúng mang theo cũng như sự phân bố tế bào và mô.

Các tính năng của GLUT2

GLUT2 huy động glucose thông qua cơ chế vận chuyển theo một hướng (uniport). Chức năng này cũng được thực hiện bởi GLUT1, chất vận chuyển glucose dồi dào nhất trong hầu hết các tế bào động vật có vú.

Tuy nhiên, khác với điều này, nó có ái lực cực kỳ thấp với glucose, có nghĩa là nó chỉ có khả năng vận chuyển khi nồng độ của loại đường này có xu hướng đạt đến giá trị rất cao trong môi trường ngoại bào.

Mặc dù có ái lực thấp với glucose, nhưng nó có khả năng vận chuyển cao, có nghĩa là nó có thể vận chuyển một lượng lớn hexose này với tốc độ cao. Hai đặc điểm này dường như có liên quan đến vai trò của chất vận chuyển này trong việc đáp ứng với những thay đổi tinh vi về nồng độ glucose.

Các nghiên cứu về đặc tính phân tử của chất vận chuyển này đã chỉ ra rằng nó không có tính đặc hiệu riêng cho glucose. Ngược lại, nó có thể làm trung gian vận chuyển thụ động fructose, galactose, mannose và glucosamine. Trình bày ái lực thấp với ba đầu tiên và ái lực cao với glucosamine.

Vì tất cả các phân tử này đều là đường có sáu nguyên tử cacbon nên nó có thể được coi là chất vận chuyển hexose hơn là chất vận chuyển glucose.

Cấu trúc GLUT2

GLUT2 có trình tự peptit giống 55% với trình tự peptit của chất vận chuyển ái lực cao đối với glucose GLUT1.

Tuy nhiên, mặc dù tỷ lệ phần trăm tương tự thấp giữa các trình tự của cả hai chất vận chuyển, các nghiên cứu được thực hiện bằng tinh thể học tia X đã chỉ ra rằng chúng có cấu trúc tương tự.

Cấu trúc này tương ứng với cấu trúc của một protein xuyên màng đa vòng trong chuỗi xoắn α. Tức là, nó đi qua màng nhiều lần thông qua các đoạn xuyên màng có cấu hình xoắn α.

Giống như trong tất cả các thành viên của siêu gia đình chất hỗ trợ (MSF) mà nó thuộc về, 12 đoạn xoắn đi qua màng. Sáu trong số này tự sắp xếp lại theo không gian để tạo thành lỗ xốp ưa nước, qua đó đường được huy động.

Cần lưu ý rằng vị trí liên kết hexose được xác định bởi sự định hướng và giả đối xứng được trình bày bởi các đầu tận cùng carboxyl và amino của protein. Cả hai tiếp xúc với cùng một mặt của màng tạo ra một khoang trong đó sự sắp xếp của sáu nguyên tử đường được nhận biết, tạo điều kiện cho sự kết hợp của chúng.

Sự thay đổi cấu trúc của chất vận chuyển có liên quan đến cơ chế vận chuyển đường từ bên này sang bên kia của màng. Sự biến dạng cấu trúc này làm cho nó có thể di chuyển vị trí liên kết về phía tế bào chất, nơi diễn ra nhanh chóng sự giải phóng phân tử đã được vận chuyển.

Các tính năng của GLUT2

Ngoài việc làm trung gian cho quá trình cô lập glucose, mannose, galactose và glucosamine trong tế bào, nhiều chức năng sinh lý đã được cho là do sự biểu hiện của chất vận chuyển này trong các loại tế bào khác nhau.

Nhiều chức năng trong số này đã được xác định bằng kỹ thuật ức chế gen. Loại thứ hai bao gồm ngăn chặn sự biểu hiện của gen có chức năng được nghiên cứu trong các tế bào của một mô cụ thể hoặc của một sinh vật hoàn chỉnh.

Theo nghĩa này, việc ngăn chặn sự biểu hiện của GLUT2 ở chuột đã tiết lộ rằng protein này cấu thành phương tiện vận chuyển glucose chính trong cả tế bào thận và gan. Ngoài ra, việc vận chuyển galactose và fructose không liên quan đến việc tạo ra glucose từ các loại đường này thông qua quá trình tạo gluconeogenesis.

Ngoài ra, nó đã được chứng minh rằng nó đóng một vai trò điều tiết trong các chức năng sinh lý khác nhau, do ái lực thấp của nó với glucose cho phép nó phát hiện khi nồng độ của đường này cao.

Vai trò của GLUT2 trong việc duy trì cân bằng nội môi của tế bào

Vì nó thực hiện một chức năng quan trọng trong việc tạo ra năng lượng của tất cả các tế bào, đặc biệt là các tế bào thần kinh, nên nồng độ của nó trong máu phải được giữ ở mức gần với giá trị 5mmol / l. Sự thay đổi nồng độ này luôn được theo dõi bởi các protein điều hòa thông qua cơ chế "phát hiện glucose".

Những cơ chế này bao gồm các chiến lược phân tử cho phép phản ứng nhanh chóng với sự thay đổi đột ngột của nồng độ glucose. Theo nghĩa này, sự biểu hiện của GLUT2 trong màng tế bào mà các chức năng của chúng được kích hoạt bởi sự tăng đường huyết khiến nó có vai trò điều hòa.

Trên thực tế, nó đã được chứng minh rằng sự bài tiết insulin của các tế bào tuyến tụy được kích hoạt bởi sự phát hiện glucose của GLUT2.

Sự bài tiết insulin của các tế bào tuyến tụy được kích hoạt bởi sự phát hiện glucose của GLUT2. Tác giả Joshua J Reed, từ Wikimedia Commons.

Ngoài ra, nó làm trung gian cho việc kiểm soát thần kinh tự chủ của việc cho ăn, điều chỉnh nhiệt và hoạt động của các tế bào tuyến tụy được kích thích bằng cách phát hiện glucose.

Khi mức GLUT2 giảm trong các tế bào thần kinh, chúng sẽ tạo ra một tín hiệu tích cực để kích hoạt bài tiết glucagon. Hãy nhớ rằng glucagon là một hormone thúc đẩy gan sản xuất glucose từ các kho dự trữ glycogen.

Người giới thiệu

1. Burcelin R, Thorens B. Bằng chứng rằng cảm biến glucose phụ thuộc GLUT ngoại tụy kiểm soát sự bài tiết của bạch cầu. Bệnh tiểu đường. Năm 2001; 50 (6): 1282-1289.
2. Kellett GL, Brot-Laroche E, Mace OJ, Leturque A. Hấp thụ đường ở ruột: vai trò của GLUT2. Annu Rev Nutr. Năm 2008; 28: 35-54.
3. Lamy CM, Sanno H, Labouèbe G, Picard A, Magnan C, Chatton JY, Thorens B. Các tế bào thần kinh GLUT2 kích hoạt hạ đường huyết của các tuyến nhân có kích thích hoạt động của phế vị và bài tiết glucagon. Siêu thị di động. 2014; 19 (3): 527-538.
4. Mueckler M, Thorens B. Họ SLC2 (GLUT) của chất vận chuyển màng. Mol Aspects Med.2013; 34 (2-3): 121-38.
5. Tarussio D, Metref S, Seyer P, Mounien L, Vallois D, Magnan C, Foretz M, Thorens B. Cảm nhận glucose ở thần kinh điều chỉnh tăng sinh tế bào β sau khi sinh và cân bằng nội môi glucose. J Clin Đầu tư. 2014; 124 (1): 413-424.
6. B. GLUT2 trong phát hiện gluco tụy và ngoài tụy (xem lại). Mol Membr Biol, 2001; 18 (4): 265-273.
7. Thorens B, Mueckler M. Các chất vận chuyển glucose trong thế kỷ 21. Là J Physiol Endocrinol Metab. Năm 2010; 298 (2): E141-E145.
8. Thorens B. GLUT2, cảm biến glucose và cân bằng nội môi glucose. Bệnh tiểu đường. Năm 2015; 58 (2): 221-232.