GLUT: CHỨC NĂNG, CHẤT VẬN CHUYỂN GLUCOSE CHÍNH - SINH HỌC

Các thị trường bất động là một loạt các loại cổng băng tải, trong trách nhiệm thực hiện việc vận chuyển glucose thụ động vào bào tương của một loạt các tế bào động vật có vú.

Tuy nhiên, hầu hết các GLUT đã được xác định cho đến nay đều không đặc hiệu cho glucose. Ngược lại, chúng có khả năng vận chuyển các loại đường khác nhau như mannose, galactose, fructose và glucosamine, cũng như các loại phân tử khác như urat và mannositol.

Cấu trúc điển hình của một chất vận chuyển glucose GLUT. Bằng A2-33, từ Wikimedia Commons.

Ít nhất 14 GLUT đã được xác định cho đến nay. Tất cả chúng đều có những đặc điểm cấu trúc chung và khác nhau cả về sự phân bố mô và loại phân tử mà nó mang theo. Do đó, mỗi loại dường như thích nghi với các điều kiện sinh lý khác nhau, nơi nó thực hiện một vai trò trao đổi chất cụ thể.

Huy động glucose trong tế bào

Hầu hết các tế bào sống phụ thuộc vào quá trình oxy hóa một phần hoặc toàn bộ glucose để có được năng lượng cần thiết để thực hiện các quá trình quan trọng của chúng.

Sự xâm nhập của phân tử này vào tế bào, nơi nó được chuyển hóa, phụ thuộc vào sự trợ giúp của các protein vận chuyển, vì nó đủ lớn và phân cực để có thể tự vượt qua lớp lipid kép.

Trong tế bào nhân thực, hai loại chất vận chuyển chính liên quan đến việc huy động đường này đã được xác định: chất vận chuyển Na + / glucose (SGLT) và chất vận chuyển đơn GLUT.

Cơ chế trước đây sử dụng một cơ chế vận chuyển tích cực thứ cấp, nơi cotransport Na + cung cấp động lực để thực hiện quá trình. Trong khi chất thứ hai thực hiện một chuyển động thụ động được tạo điều kiện, một cơ chế không cần năng lượng và có lợi cho gradient nồng độ của đường.

Cơ chế vận chuyển được sử dụng bởi các chất vận chuyển GLUT hexose. Tác giả Emma Dittmar - Tác phẩm riêng, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Băng tải GLUT

Các chất vận chuyển GLUT, viết tắt trong tiếng Anh là “Glucose Transporters”, là một nhóm các chất vận chuyển kiểu cổng chịu trách nhiệm thực hiện việc vận chuyển thụ động glucose từ môi trường ngoại bào vào bào tương.

Chúng thuộc về siêu họ lớn của các chất vận chuyển khuếch tán thuận lợi (MSF), được tạo thành từ một số lượng lớn các chất vận chuyển chịu trách nhiệm thực hiện vận chuyển xuyên màng của nhiều loại phân tử hữu cơ nhỏ.

Mặc dù tên của chúng dường như chỉ ra rằng chúng chỉ vận chuyển glucose, nhưng những chất vận chuyển này có các đặc tính khác nhau đối với các monosaccharid khác nhau với sáu nguyên tử carbon. Do đó, hơn cả chất vận chuyển glucose, chúng còn là chất vận chuyển hexose.

Cho đến nay, ít nhất 14 GLUT đã được xác định và vị trí của chúng dường như là mô cụ thể ở động vật có vú. Đó là, mỗi isoform được biểu hiện trong các mô rất cụ thể.

Trong mỗi mô này, đặc điểm động học của các chất vận chuyển này khác nhau rõ rệt. Điều thứ hai dường như chỉ ra rằng mỗi loại trong số chúng được thiết kế để đáp ứng các nhu cầu trao đổi chất khác nhau.

Kết cấu

14 GLUT đã được xác định cho đến nay có một loạt các đặc điểm cấu trúc chung.

Tất cả chúng đều là protein màng đa cầu không thể tách rời, tức là chúng vượt qua lớp kép lipid nhiều lần thông qua các phân đoạn xuyên màng giàu axit amin kỵ nước.

Trình tự peptit của các chất vận chuyển này khác nhau giữa 490-500 gốc axit amin và cấu trúc hóa học ba chiều của chúng tương tự như cấu trúc được báo cáo cho tất cả các thành viên khác của siêu họ hỗ trợ chính (MSF).

Cấu trúc này được đặc trưng bởi sự trình bày 12 đoạn xuyên màng trong một cấu hình xoắn α và một miền ngoại bào được glycosyl hóa cao, tùy thuộc vào loại GLUT, có thể nằm ở vòng thứ ba hoặc thứ năm được hình thành.

Ngoài ra, amino và carboxyl termini của protein được định hướng về phía tế bào và thể hiện một mức độ giả đối xứng nhất định. Cách mà các đầu này được sắp xếp theo không gian làm phát sinh một khoang mở tạo thành vị trí liên kết cho glucose hoặc bất kỳ monosaccharide nào khác được vận chuyển.

Theo nghĩa này, sự hình thành lỗ thông qua đó đường truyền xuống phía dưới vị trí liên kết được xác định bởi sự sắp xếp trung tâm của các vòng xoắn 3, 5, 7 và 11. Tất cả chúng đều có mật độ cặn phân cực tạo điều kiện hình thành môi trường ưa nước bên trong của lỗ xốp.

Phân loại

GLUT đã được phân loại thành ba lớp lớn dựa trên mức độ giống nhau của trình tự peptit, cũng như vị trí của miền glycosyl hóa.

Các GLUT thuộc lớp I và II giới hạn vùng được glycosyl hóa cao ở vòng ngoại bào đầu tiên nằm giữa hai đoạn xuyên màng đầu tiên. Trong khi, ở Class III, nó bị hạn chế ở vòng thứ chín.

Trong mỗi lớp này, tỷ lệ phần trăm tương đồng giữa các trình tự peptit thay đổi từ 14 đến 63% ở các vùng ít được bảo tồn và từ 30 đến 79% ở các vùng được bảo tồn cao.

Lớp I được tạo thành từ các chất vận chuyển GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 và GLUT14. Hạng II cho GLUT5, 7, 9 và 11. Và hạng III cho GLUT6, 8, 10 và 12 và 13.

Điều quan trọng cần đề cập là mỗi chất vận chuyển này có vị trí, đặc điểm động học, đặc tính và chức năng của chất nền khác nhau.

Các chức năng và vận chuyển glucose chính

GLUT1

Nó được biểu hiện chủ yếu ở hồng cầu, tế bào não, nhau thai và thận. Mặc dù chức năng chính của nó là cung cấp cho các tế bào này mức glucose cần thiết để hỗ trợ quá trình hô hấp của tế bào, nhưng nó lại chịu trách nhiệm vận chuyển các loại carbohydrate khác như galactose, mannose và glucosamine.

GLUT2

Mặc dù đặc hiệu cao với glucose, GLUT2 có ái lực cao hơn với glucosamine. Tuy nhiên, nó cũng có khả năng vận chuyển fructose, galactose, và mannose đến bào tương của tế bào gan, tụy và thận của biểu mô ruột non.

GLUT3

Mặc dù nó có ái lực cao với glucose, GLUT3 cũng liên kết và vận chuyển galactose, mannose, maltose, xylose và axit dehydroascorbic có ái lực thấp hơn.

Nó được biểu hiện chủ yếu trong các tế bào phôi thai, vì vậy nó duy trì sự vận chuyển liên tục của các loại đường này từ nhau thai đến tất cả các tế bào của thai nhi. Ngoài ra, nó đã được phát hiện trong các tế bào cơ và tinh hoàn.

GLUT4

Nó có ái lực cao với glucose và chỉ thể hiện ở các mô nhạy cảm với insulin. Do đó, nó có liên quan đến việc vận chuyển glucose do hormone này kích thích.

GLUT8

Nó vận chuyển cả glucose và fructose đến bên trong tế bào gan, thần kinh, tim, ruột và mỡ.

GLUT9

Ngoài việc vận chuyển glucose và fructose, nó có ái lực cao với urat, đó là lý do tại sao nó làm trung gian cho sự hấp thụ của chúng trong tế bào thận. Tuy nhiên, nó đã được tìm thấy cũng được biểu hiện trong bạch cầu và các tế bào của ruột non.

GLUT12

Trong cơ xương, chất vận chuyển này được chuyển đến màng sinh chất để đáp ứng với insulin, do đó hoạt động theo cơ chế đáp ứng với hormone này. Biểu hiện của nó cũng đã được xác định trong các tế bào của tuyến tiền liệt, nhau thai, thận, não và các tuyến vú.

GLUT13

Nó thực hiện sự vận chuyển liên kết cụ thể của myoinositol và hydro. Bằng cách này, nó góp phần làm giảm độ pH của dịch não tủy xuống giá trị gần 5,0 bởi các tế bào thần kinh tạo nên tiểu não, vùng dưới đồi, hồi hải mã và thân não.

Người giới thiệu

Đánh giá phê bình của Augustin R. Họ protein của các chất hỗ trợ vận chuyển glucose: Rốt cuộc, nó không chỉ liên quan đến glucose. IUBMB Cuộc sống. Năm 2010; 62 (5): 315-33.
Bell GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S. Sinh học phân tử của các chất vận chuyển glucose ở động vật có vú. Chăm sóc bệnh tiểu đường. Năm 1990; 13 (3): 198-208.
Castrejón V, Carbó R, Martínez M. Cơ chế phân tử liên quan đến vận chuyển glucose. REB. 2007; 26 (2): 49-57.
Joost HG, Thorens B. Họ GLUT mở rộng của các chất hỗ trợ vận chuyển đường / polyol: danh pháp, đặc điểm trình tự và chức năng tiềm năng của các thành viên mới của nó (xem xét). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 247-56.
Kinnamon SC, Finger TE. Vị giác cho ATP: dẫn truyền thần kinh trong chồi vị giác. Tế bào thần kinh phía trước. 2013; 7: 264.
Scheepers A, Schmidt S, Manolescu A, Cheeseman CI, Bell A, Zahn C, Joost HG, Schürmann A. Đặc điểm của gen SLC2A11 (GLUT11) của con người: sử dụng promoter thay thế, chức năng, biểu hiện và phân bố dưới tế bào của ba dạng đồng dạng, và thiếu trực quan chuột. Mol Membr Biol, 2005; 22 (4): 339-51.
Schürmann A. Tìm hiểu sâu về các chất vận chuyển hexose “kỳ lạ” GLUT3, GLUT5 và GLUT7. Là J Physiol Endocrinol Metab. 2008; 295 (2): E225-6.
Thorens B, Mueckler M. Các chất vận chuyển glucose trong thế kỷ 21. Là J Physiol Endocrinol Metab. Năm 2010; 298 (2): E141-145.
Yang H, Wang D, Engelstad K, Bagay L, Wei Y, Rotstein M, Aggarwal V, Levy B, Ma L, Chung WK, De Vivo DC. Hội chứng thiếu hụt glut1 và xét nghiệm hấp thu glucose trong hồng cầu. Ann Neurol. 2011; 70 (6): 996-1005.

GLUT: CHỨC NĂNG, CHẤT VẬN CHUYỂN GLUCOSE CHÍNH - SINH HỌC - 2026