GLUT1: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2026

GLUT1 là một protein xuyên màng, chịu trách nhiệm tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển thụ động glucose qua màng sinh chất, từ không gian ngoại bào vào trong tế bào.

Ngoài glucose, nó đã được chứng minh rằng nó cũng có thể huy động sáu loại đường carbon khác như galactose, glucosamine và mannose. Đổi lại, nó cho phép hấp thụ và vận chuyển vitamin C vào các tế bào không thể sản xuất ra nó.

Cấu trúc tinh thể của chất vận chuyển glucoza GLUT1. Bằng A2-33, từ Wikimedia Commons.

Vì tất cả các phân tử được vận chuyển bởi GLUT1 đều tham gia vào các con đường tạo năng lượng trong tế bào, sự biểu hiện của chất vận chuyển này đóng một vai trò chuyển hóa rất quan trọng.

Trên thực tế, các đột biến làm thay đổi hoặc loại bỏ biểu hiện của GLUT1 chức năng dẫn đến sự xuất hiện của nhiều bệnh liên quan đến sự phát triển thần kinh chậm và sự phát triển của não bị hạn chế.

Vận chuyển glucose trong tế bào và vận chuyển GLUT1

Glucose là nguồn carbon và năng lượng ưa thích của hầu hết các tế bào tạo nên cây sự sống. Vì nó không đủ nhỏ và kỵ nước để tự vượt qua màng tế bào nên việc vận chuyển nó vào trong tế bào cần sự trợ giúp của các protein vận chuyển.

Hai cơ chế vận chuyển cụ thể qua trung gian của người vận chuyển đã được đề xuất cho loại đường này. Một trong số chúng đáp ứng với hệ thống vận chuyển thụ động (khuếch tán tạo điều kiện) và thứ hai đối với hệ thống vận chuyển chủ động.

Đầu tiên không cần năng lượng để thực hiện và xảy ra thông qua một gradient nồng độ, nghĩa là, từ nơi có nồng độ glucose cao đến nơi có nồng độ thấp hơn.

Vận chuyển glucose tích cực được thực hiện bởi các chất vận chuyển lấy năng lượng từ sự đồng vận chuyển ion natri.

Ngược lại, sự khuếch tán thuận lợi (thụ động) của glucose được thực hiện bởi một họ các chất vận chuyển kiểu cổng gọi là GLUT (từ viết tắt trong tiếng Anh của “Glucose Transporters”), họ mà GLUT1 thuộc về. Những chất này liên kết với glucose ở bên ngoài tế bào và vận chuyển nó đến dịch bào. Ít nhất 5 trong số chúng đã được xác định và sự phân bố của chúng dường như khác nhau trong các mô động vật có vú khác nhau.

Các tính năng của GLUT1

Cơ chế vận chuyển được sử dụng bởi chất vận chuyển glucose GLUT1. Tác giả Emma Dittmar - Tác phẩm riêng, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

GLUT1 là một chất vận chuyển glucose đơn lẻ, có nghĩa là, có khả năng thực hiện vận chuyển glucose chỉ theo một hướng, từ bên ngoài tế bào vào tế bào.

Nó thuộc về siêu họ vận chuyển khuếch tán thuận lợi (MSF), phân bố rộng rãi ở nhiều sinh vật khác nhau. Nó cũng tham gia vào quá trình vận chuyển xuyên màng của một số lượng lớn các phân tử hữu cơ nhỏ.

Trình tự peptit gồm 492 axit amin của nó được bảo tồn cao trong các sinh vật khác nhau nơi nó đã được xác định, điều này không khó để tin rằng việc sử dụng glucose để sản xuất năng lượng là trung tâm của cây trao đổi chất của sự sống.

Cấu trúc GLUT 1

GLUT1 là một protein màng đa phân tích hợp được tạo thành từ 492 gốc axit amin. Loại protein màng tích hợp này có đặc điểm là vượt qua lớp kép lipid nhiều lần.

Cấu trúc hóa học ba chiều của protein thường được xác định thông qua tinh thể học tia X. Đây là kỹ thuật được các nhà hóa sinh học sử dụng rộng rãi để tái tạo mô hình cấu trúc bằng cách sử dụng các tinh thể tinh khiết của protein được nghiên cứu.

Trong các protein được bảo tồn cao như GLUT1, việc xác định cấu trúc protein của một sinh vật đơn lẻ có thể là đủ. Chính vì lý do này mà cho đến nay các nhà nghiên cứu đã xác định được cấu trúc tinh thể GLUT1 của thể đột biến E3229.

Giống như tất cả các thành viên khác của siêu họ hỗ trợ chính (MSF), cấu trúc của GLUT1 được biểu thị bằng 12 vòng xoắn xuyên màng.

Ngoài ra, trong GLUT1 E3229, amino và carboxyl termini của peptit là giả đối xứng và được định hướng về phía tế bào. Sự sắp xếp của các đầu này tạo ra một túi hoặc khoang mở bên trong tế bào và tạo thành vị trí liên kết cho glucose.

Sự thay đổi cấu trúc của GLUT1 quyết định sự vận chuyển glucose vào tế bào

Vì glucose thường được vận chuyển từ bên ngoài vào bên trong tế bào, phát hiện ra rằng vị trí liên kết của đường này hướng vào tế bào tạo ra một số nhầm lẫn.

Tuy nhiên, sự nhầm lẫn này đã tìm ra giải pháp trong các kết quả nghiên cứu sinh hóa cho thấy rằng sự thay đổi xảy ra trong hình dạng của protein, cho phép vị trí liên kết glucose được tiếp xúc trước tiên ở một bên của màng và sau đó ở bên kia.

Điều này không có nghĩa là protein quay qua màng, mà là sự liên kết của đường dẫn đến sự thay đổi theo cách, giống như một cánh cổng, đưa glucose vào bên trong.

GLUT 1 Các tính năng

Vì GLUT1 là một chất vận chuyển biểu hiện cấu thành, tức là nó luôn được biểu hiện trong hầu hết các tế bào động vật có vú, các chức năng mà nó thực hiện là rất quan trọng đối với các tế bào này. Trên thực tế, nó được biểu hiện ở hầu hết các mô của thai nhi chính xác là do cần cung cấp nhiều năng lượng trong các giai đoạn phát triển để đảm bảo tăng trưởng.

Tuy nhiên, biểu hiện của nó bị giảm sau khi sinh ở một số mô như gan, nơi biểu hiện của các đồng dạng khác như GLUT4 hiện tăng lên.

Đối với hồng cầu, nó có tầm quan trọng cơ bản, vì hồng cầu phụ thuộc hoàn toàn vào glucose để cung cấp năng lượng vì chúng thiếu ty thể. Tuy nhiên, nó vẫn chịu trách nhiệm về việc hấp thụ glucose để hỗ trợ quá trình hô hấp ở các loại tế bào khác.

Vì GLUT1 đạt nồng độ cao trong các tế bào nội mô mạch máu của nhiều cơ quan và mô, một trong những chức năng của nó là vận chuyển glucose từ máu.

Việc vận chuyển các hexozơ khác như mannose, galactose và glucosamine bởi GLUT1 không đặt câu hỏi về mối quan hệ trực tiếp của nó với chuyển hóa năng lượng, vì ATP có thể được tạo ra từ tất cả các hexozơ này.

Hơn nữa, việc hấp thụ và vận chuyển vitamin C vào các tế bào không có khả năng tổng hợp nó cũng là một trong những chức năng được báo cáo đối với thụ thể phổ biến này.

Người giới thiệu

1. Chen LY, Phelix CF. Quá trình vận chuyển glucose ngoại bào thông qua GLUT 1. Biochem Biophys Res Commun. Năm 2019; 511 (3): 573-578.
2. Cunningham P, Naftalin RJ. các biến chứng của vận chuyển glucose nhạy cảm với nhiệt độ không bình thường thông qua đột biến thiếu hụt chất vận chuyển glucose (GLUT1DS) T295M đối với các mô hình vận chuyển tiếp cận thay thế và tại chỗ cố định. J Membr Biol, 2013; 246 (6): 495-511.
3. Deng D, Xu C, Sun P, Wu J, Yan C, Hu M, Yan N. Cấu trúc tinh thể của chất vận chuyển glucose ở người GLUT1. Thiên nhiên. 2014; 510 (7503): 121-125.
4. Deng D, Yan N. Xác định cấu trúc và kết tinh của các chất vận chuyển glucose ở người GLUT1 và GLUT3. Phương pháp Mol Biol. 2018; 1713: 15-29.
5. Fu X, Zhang G, Liu R, Wei J, Zhang-Negrerie D, Jian X, Gao Q. Nghiên cứu cơ chế vận chuyển glucose ở người qua trung gian GLUT1. Mô hình J Chem Inf. 2016; 56 (3): 517-526.
6. Mueckler M, Makepeace C. Phân tích đoạn xuyên màng 8 của chất vận chuyển glucose GLUT1 bằng cách gây đột biến quét cysteine ​​và khả năng tiếp cận cysteine ​​thay thế. J Biol Chem năm 2004; 279 (11): 10494-10499.
7. Philip L. Chương 13 - Vận chuyển qua màng. Màng tế bào (Tái bản lần thứ ba). 2016, trang 335-378.
8. Simmons R. Vận chuyển Glucose trong tế bào và Xử lý Glucose Trong quá trình Phát triển của Thai nhi và Trẻ sơ sinh. Sinh lý thai nhi và trẻ sơ sinh (Tái bản lần thứ năm). Năm 2017; 1 trang 428-435.