גלוט 2: מאפיינים, מבנה, פונקציות - ביולוגיה - 2025

GLUT2 הוא טרנספורטר גלוקוז בעל זיקה נמוכה המתבטא בקרומים של תאי הלבלב, הכבד, הכליות והמעיים וכן באסטרוציטים וטניציטים. בנוסף לתווך בהובלת גלוקוז, הוא מעורב גם בהובלת פרוקטוז, גלקטוז וגלוקוזמין; כך שיותר ממעביר גלוקוז זה טרנספורטר משושה.

העובדה שיש לו זיקה נמוכה לגלוקוז מאפשרת לו לפעול כחלבון חישה לרמות הגלוקוז בדם. לכן הוא משתתף בבקרה הרגולטורית של אירועים פיזיולוגיים רבים המגיבים לתנודות בריכוז הגלוקוז בדם.

טרנספורטר גלוקוז ההפצה הקל מסוג 2 (GLUT2) משנה את הקונפורמציה שלו על ידי גיוס אתר הכריכה לגלוקוזה מהצד החיצוני לצד הפנימי של הממברנה (חלבון טרנספורטר). מאת LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], מתוך Wikimedia Commons.

בין התהליכים הרבים שהוא מווסת, בולטים הבאים: 1) שחרור האינסולין על ידי תאי הלבלב המושרים על ידי ריכוזי גלוקוז גבוהים; 2) הפרשת גלוקגון על ידי הפטוציטים לייצור גלוקוז בהיפוגליקמיה.

הובלה קלה של גלוקוזה לתא

כ 75% מהגלוקוזה שנכנסת לתא לדלק מסלולי חילוף חומרים לייצור אנרגיה, עושים זאת באמצעות מנגנון הובלה פסיבי המאפשר על ידי חלבוני קרום אינטגרליים הנקראים הובלות.

מנגנון תובלה זה ידוע ברבים כדיפוזיה מקלה. זה לא דורש תרומה של אנרגיה שתתבצע וניתנת לטובת שיפוע ריכוז. כלומר, מאזור ריכוז גבוה לאזור בעל ריכוז נמוך.

עד כה זוהו לפחות 14 isoforms של מסועי דיפוזיה מקלים על הגלוקוז, כולל GLUT2. כולם שייכים לסופרפאמיליה העיקרית של המנחים (MSF), ובקונצנזוס מכנים GLUTs (עבור ראשי התיבות באנגלית של "Glucose Transporter").

GLUTs השונים שאופיינו עד היום מקודדים על ידי גני SLC2A ומציגים הבדלים ניכרים ברצף חומצות האמינו, העדפה למצעים שהם נושאים, וחלוקת התא והרקמות.

תכונות GLUT2

GLUT2 מגייס גלוקוזה דרך מנגנון הובלה בכיוון אחד (uniport). פונקציה זו מבוצעת גם על ידי GLUT1, מסוע הגלוקוז השופע ביותר כמעט בכל תאי היונקים.

עם זאת, בשונה מאלה, יש לו זיקה נמוכה ביותר לגלוקוז, מה שאומר שהוא מסוגל להעביר אותו רק כאשר ריכוזי הסוכר הזה נוטים להגיע לערכים גבוהים מאוד בסביבה החוץ תאי.

למרות שיש לו זיקה נמוכה לגלוקוז, יש לו יכולת תעבורה גבוהה, שמשמעותה שהיא יכולה להעביר כמויות גדולות מהמשושה הזו במהירות גבוהה. נראה כי שני מאפיינים אלה קשורים לתפקידו של טרנספורטר זה בתגובה לשינויים עדינים בריכוז הגלוקוז.

מחקרי אפיון מולקולרי של טרנספורטר זה הראו כי אין לו ספציפיות ייחודית לגלוקוזה. נהפוך הוא, הוא מסוגל לתווך את ההובלה הפסיבית של פרוקטוז, גלקטוז, מנוזה וגלוקוזאמין. הצגת זיקה נמוכה לשלושת הראשונים וזיקה גבוהה לגלוקוזאמין.

מכיוון שכל המולקולות הללו הן סוכרים עם שישה אטומי פחמן, היא יכולה להיחשב כטרנספורטר משושה ולא כטרנספורטר גלוקוז.

מבנה GLUT2

ל- GLUT2 יש רצף פפטידים 55% זהה לזה של הטרנספורנסנט בעל הזיקה הגבוהה לגלוטה GLUT1.

עם זאת, למרות אחוז הדמיון הנמוך הזה בין רצפי שני ההובלות, מחקרים שבוצעו על ידי קריסטלוגרפיה של רנטגן הראו שהם מציגים מבנה דומה.

מבנה זה תואם לזה של חלבון טרנסממברני רב-מסיבי ב- α-helix. כלומר, הוא חוצה את הממברנה פעמים רבות דרך קטעי טרנסממברנה בעלי תצורת α-helix.

כמו בכל בני משפחת המנחים העל הראשית (MSF), שאליה היא משתייכת, 12 קטעים סליליים חוצים את הממברנה. שישה מאלו מסדרים את עצמם מחדש במרחב ויוצרים נקבובית הידרופילית דרכה מתגייסים סוכרים.

יש לציין כי אתר הכריכה המשושה מוגדר על ידי האוריינטציה והפסאוד-סימטריה המוצגת על ידי הקצוות הקרבניים והקצרים האמיניים של החלבון. שניהם שנחשפים לאותו צד של הממברנה מייצרים חלל בו מוכרים הסידור של ששת אטומי הסוכר, מה שמקל על איחודם.

שינוי במבנה הטרנספורטר קשור למנגנון המשמש אותו להובלת הסוכרים מצד אחד של הממברנה לצד השני. דפורמציה מבנית זו מאפשרת לגייס את אתר הכריכה לכיוון הצד הציטופלזמתי, שם מתרחשת שחרור המולקולה שהועברה במהירות.

תכונות GLUT2

בנוסף לתווך ברצף הגלוקוזה, המנוזה, הגלקטוזה והגלוקוזאמין בתא, יוחסו מספר פונקציות פיזיולוגיות לביטויו של טרנספורטר זה בסוגי תאים שונים.

רבים מהפונקציות הללו נקבעו בטכניקות של דיכוי גנים. האחרון מורכב במניעת ביטוי של הגן שתפקידו ללמוד בתאים של רקמה ספציפית או של אורגניזם שלם.

במובן זה, חסימת הביטוי של GLUT2 בעכברים חשפה כי חלבון זה מהווה את האמצעי העיקרי להובלת גלוקוז הן בתאי הכליה והן בתאי הכבד. בנוסף, הובלת הגלקטוז והפרוקטוז אינה קשורה לייצור הגלוקוזה מסוכרים אלה באמצעות גלוקונאוגנזה.

בנוסף, הוכח כי הוא ממלא תפקיד רגולטורי בתפקודים פיזיולוגיים שונים, בהתחשב בכך שהזיקה הנמוכה שלו לגלוקוז מאפשרת לו לגלות מתי ריכוזי הסוכר הזה גבוהים.

תפקיד GLUT2 בשמירה על הומאוסטזיס תאים

מכיוון שהוא ממלא תפקיד קריטי בייצור אנרגיה על ידי כל התאים, ובמיוחד תאי עצב, יש לשמור על ריכוזו בדם קרוב לערך של 5 מ"מ / ליטר. וריאציות בריכוז זה מנוטרות תמיד על ידי חלבונים רגולטוריים באמצעות מנגנוני "גילוי גלוקוז".

מנגנונים אלה מורכבים מאסטרטגיות מולקולריות המאפשרות תגובה מהירה לשינויים פתאומיים בריכוז הגלוקוז. במובן זה הביטוי של GLUT2 בקרום התאים שתפקידיו מופעלים על ידי היפרגליקמיה מקנה לו תפקיד רגולטורי.

למעשה, הוכח כי הפרשת האינסולין על ידי תאי הלבלב מופעלת על ידי איתור הגלוקוזה על ידי GLUT2.

הפרשת האינסולין על ידי תאי הלבלב מופעלת על ידי איתור הגלוקוזה על ידי GLUT2. מאת ג'ושוע ג'יי ריד, מ- Wikimedia Commons.

בנוסף, הוא מתווך את השליטה העצבית האוטונומית של האכלה, ויסות תרמי ותפקודם של תאי הלבלב המגורים על ידי גילוי גלוקוז.

כאשר רמות ה- GLUT2 יורדות בתאי העצב הם מייצרים איתות חיובי להפעלת הפרשת הגלוקגון. כזכור שגלוקגון הוא הורמון המקדם ייצור גלוקוז על ידי הכבד ממאגרי הגליקוגן.

הפניות

1. Burcelin R, Thorens B. הוכחות שחיישני גלוקוז תלויים חוץ-לב-ריאה שולטים על הפרשת הגלוקגון. סוכרת. 2001; 50 (6): 1282-1289.
2. קלט GL, Brot-Laroche E, Mace OJ, Leturque A. ספיגת סוכר במעי: תפקיד GLUT2. Ann Rev Revr. 2008; 28: 35-54.
3. Lamy CM, Sanno H, Labouèbe G, Picard A, Magnan C, Chatton JY, Thorens B. תאי נוירונים מסוג GLUT2 המופעלים על ידי היפוגליקמיה ממוצרי ה- nucleus tractus ממריצים פעילות נרתיקית והפרשת גלוקגון. מטאב סלולרי. 2014; 19 (3): 527-538.
4. Mueckler M, Thorens B. משפחת SLC2 (GLUT) של מסועי קרום. 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. חישה ברמת הגלוקוז העצבי מווסתת את התפשטות תאי β לאחר הלידה והומוסטאזיס גלוקוז. J Clin Invest. 2014; 124 (1): 413-424.
6. B. GLUT2 בזיהוי גלוקו בלבלב וחוץ לבלב (סקירה). מול ממבר ביול. 2001; 18 (4): 265-273.
7. ת'ורנס ב ', מובילי מגלר גלוקוז במאה ה -21. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2010; 298 (2): E141-E145.
8. Thorens B. GLUT2, חישת גלוקוזה והומאוסטזיס של גלוקוז. סוכרת. 2015; 58 (2): 221-232.