GLUT4: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2026

GLUT4 là một protein vận chuyển glucose 509 axit amin có ái lực cao với đường này. Nó thuộc về siêu họ chính lớn của các chất hỗ trợ (MSF) được đặc trưng bởi có 12 vòng xoắn alpha xuyên màng. Giống như tất cả các thành viên của gia đình này, nó làm trung gian cho việc vận chuyển thuận lợi glucose xuống gradient nồng độ của nó.

Vị trí của nó bị hạn chế đối với các tế bào nhạy cảm với kích thích insulin, chẳng hạn như tế bào mỡ và tế bào cơ. Theo nghĩa này, GLUT4 đóng vai trò quan trọng trong cơ chế hấp thụ glucose chính trong điều kiện tăng đường huyết trong máu.

GLUT4 là chất vận chuyển Glucose duy nhất được điều chỉnh bởi Insulin. Tác giả Meiquer, từ Wikimedia Commons.

Khoảng 95% GLUT4 được tổng hợp bởi tế bào vẫn cư trú trong tế bào trong các túi. Những mụn nước này hợp nhất với màng sinh chất, bộc lộ thụ thể trong đó để đáp ứng với sự hoạt hóa của quá trình xuất bào qua trung gian insulin.

Tập thể dục cơ xương cũng có khả năng thúc đẩy sự di dời của chất vận chuyển này trong màng tế bào, do nhu cầu năng lượng cao mà các tế bào này có trong những điều kiện này. Tuy nhiên, các tín hiệu kích thích sự tổng hợp của nó trong quá trình hoạt động thể chất kéo dài vẫn chưa được biết rõ.

nét đặc trưng

Giống như chất vận chuyển biểu hiện cấu thành GLUT1, GLUT4 có ái lực cao với glucose, chuyển thành khả năng liên kết glucose ngay cả khi nồng độ của đường này trong máu đạt giá trị rất thấp.

Ngược lại với các đồng dạng chịu trách nhiệm vận chuyển glucose trong điều kiện cơ bản (GLUT1 và GLUT3) chất vận chuyển này không được biểu hiện trong màng tế bào phôi.

Ngược lại, nó chỉ được biểu hiện trong các tế bào của mô trưởng thành, chủ yếu ở các mô ngoại vi giàu chất béo nâu nồng độ cao như tim, cơ xương và mô mỡ. Tuy nhiên, nó cũng đã được phát hiện trong các tế bào của tuyến yên và vùng dưới đồi.

Theo nghĩa này, điều quan trọng là phải làm nổi bật rằng sự phân bố của nó bị hạn chế ở các tế bào nhạy cảm với sự thay đổi nồng độ insulin có liên quan đến thực tế là nó có biểu hiện được điều chỉnh bởi hormone này. Một nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng sự co cơ cũng có khả năng tạo ra tác dụng điều hòa sự biểu hiện của chất vận chuyển này.

Mặt khác, các nghiên cứu về vị trí dưới tế bào cho thấy GLUT2 có vị trí kép giữa tế bào và màng. Trong ngăn tế bào có tỷ lệ phần trăm cao nhất, nó cư trú trong các ngăn khác nhau: trong mạng lưới trans-golgi, nội tiết sớm, các túi được bao phủ hoặc không bởi clathrin, và các cấu trúc tế bào chất dạng ống tubulo.

Kết cấu

Giống như tất cả các thành viên trong họ các chất vận chuyển glucose tham gia vào quá trình vận chuyển thụ động thuận lợi của hexose này (GLUTs), GLUT4 là một protein xuyên màng đa vòng xoắn α.

12 đoạn xuyên màng trong cấu hình xoắn α băng qua màng sinh chất và các ngăn dưới tế bào (túi) của tế bào nơi GLUT 4 được biểu hiện.

Helic 3, 5, 7 và 11 được phân bố theo không gian làm phát sinh sự hình thành kênh ưa nước mà qua đó sự vận chuyển của monosaccharide xảy ra từ không gian ngoại bào đến tế bào theo gradient nồng độ.

Các đầu tận cùng amino và carboxyl của protein hướng về phía tế bào chất, trong một cấu hình cấu trúc dẫn đến hình thành một vòng trung tâm lớn.

Khu vực được giới hạn bởi cả hai đầu đại diện cho một vùng chức năng quan trọng của protein vì nó tham gia vào cả quá trình hấp thụ và liên kết glucose cũng như phản ứng với tín hiệu insulin. Ngoài việc nó dẫn trực tiếp từ các ngăn túi tế bào đến màng sinh chất, nơi nó sẽ thực hiện chức năng của mình như một chất vận chuyển.

Quá trình vận chuyển glucose diễn ra như thế nào thông qua GLUT4?

Giống như tất cả các thành viên của họ các chất vận chuyển glucose tham gia vào quá trình vận chuyển thụ động thuận lợi của hexose này (GLUTs), GLUT4 là một protein xuyên màng đa nhánh trong chuỗi xoắn α.

Sự biến dạng của cấu trúc gây ra bởi sự liên kết của đường di chuyển vị trí liên kết từ khuôn ngoài của màng đến tế bào nơi nó được giải phóng. Một khi điều này xảy ra, chất vận chuyển sẽ thu nhận lại cấu trúc ban đầu của nó, do đó, vị trí này tiếp xúc với glucose ở bên ngoài màng.

Đặc trưng

Protein vận chuyển glucose thuộc loại GLUT4 chịu trách nhiệm thực hiện việc huy động glucose từ môi trường ngoại bào vào tế bào, để đáp ứng lại kích thích được tạo ra bởi sự tăng tiết insulin trong tế bào của các mô nhạy cảm với hormone này, chẳng hạn như chúng tích hợp cơ xương và mô mỡ.

Để hiểu rõ hơn điều này, điều quan trọng cần nhớ là insulin là một hormone do tế bào β của tuyến tụy tiết ra để đáp ứng với nồng độ cao của glucose trong máu, thiết lập các cơ chế sinh lý chuyển động để thúc đẩy sự hấp thụ của nó bởi các tế bào cũng như tổng hợp glycogen.

Do sự nhạy cảm của GLUT4 với hormone này, nó hoạt động như một chất chính của cơ chế điều hòa chính của sự hấp thụ glucose. Đóng một vai trò quan trọng trong việc huy động nhanh chóng glucose từ máu khi nồng độ monosaccharide đạt giá trị rất cao. Sau đó là điều cần thiết để duy trì cân bằng nội môi của tế bào.

Sự hấp thụ nhanh chóng này của glucose được thực hiện do ái lực cao mà chất vận chuyển này dành cho loại đường này. Nói cách khác, nó có khả năng phát hiện nó ngay cả ở nồng độ thấp, nhanh chóng liên kết hoặc bắt giữ nó.

Mặt khác, khả năng phát hiện glucose ở nồng độ thấp giải thích tầm quan trọng của sự biểu hiện GLUT4 trong màng cơ xương khi tập thể dục, một hoạt động có nhu cầu năng lượng cao.

Sự huy động của túi GLUT4 từ tế bào đến màng

Cơ chế huy động của các túi mang GLUT4 đến màng. Bởi CNX OpenStax, từ Wikimedia Commons.

Trong trường hợp không có sự kích thích của insulin, khoảng 95% GLUT4 được tuyển chọn vào tế bào chất trong các túi từ mạng lưới trans Golgi.

Khi nồng độ Glucose vượt xa giá trị sinh lý, một dòng thác tín hiệu được kích hoạt dẫn đến việc giải phóng insulin từ tuyến tụy.

Insulin được giải phóng bây giờ có thể liên kết với thụ thể insulin có trên màng tế bào cơ và tế bào mỡ, gửi các tín hiệu cần thiết để kích hoạt quá trình xuất bào. Kết quả sau đó là sự hợp nhất của các túi chứa GLUT4 với màng sinh chất.

Sự dung hợp này làm tăng nhất thời nồng độ của chất vận chuyển trong màng của các tế bào này. Tức là, một khi mức đường huyết giảm xuống mức cơ bản, kích thích biến mất và chất vận chuyển được tái chế bằng cách kích hoạt quá trình nội bào.

Người giới thiệu

1. Bryant NJ, Govers R, James DE. Sự vận chuyển có quy định của chất vận chuyển glucose GLUT4. Nat Rev Mol Cell Biol.2002; 3 (4): 267-277.
2. Henriksen EJ. Mời đánh giá: Ảnh hưởng của tập thể dục cấp tính và tập luyện thể dục đối với tình trạng kháng insulin. J Appl Physiol (1985). Năm 2002; 93 (2): 788-96.
3. Huang S, nghị sĩ Cộng hòa Séc. Chất vận chuyển glucose GLUT4. Siêu thị di động. Năm 2007; 5 (4): 237-252.
4. Kraniou Y, Cameron-Smith D, Misso M, Collier G, Hargreaves M. Ảnh hưởng của tập thể dục đối với biểu hiện gen GLUT4 và glycogenin trong cơ xương người. J Appl Physiol (1985). Năm 2000; 88 (2): 794-6.
5. Pessin JE, Thurmond DC, Elmendorf JS, Coker KJ, Okada S. Cơ sở phân tử của buôn bán túi GLUT4 do insulin kích thích. Biol Chem 1999; 274 (5): 2593-2596.
6. Schulingkamp RJ, Pagano TC, Hùng D, Raffa RB. Cơ quan tiếp nhận insulin và hành động của insulin trong não: Đánh giá và ý nghĩa lâm sàng. Đánh giá về khoa học thần kinh và hành vi sinh học. Năm 2000; 855-872.
7. Wood IS, Trayhurn P. Glucose vận chuyển (GLUT và SGLT): các họ protein vận chuyển đường mở rộng. Br J Nutr. Năm 2003; 89 (1): 3-9. Zhao FQ, Keating AF. Tính chất chức năng và bộ gen của chất vận chuyển glucose. Curr Genomics. Năm 2007; 8 (2): 113-28.