גלוט: פונקציות, מובילי גלוקוז עיקריים - ביולוגיה

ה- GLUT הם סדרה של שערי מסועים, האחראים על ביצוע הובלת הגלוקוז הפסיבית אל הציטוזול של מגוון רחב של תאי יונקים.

עם זאת, מרבית ה- GLUTs שזוהו עד כה אינם ספציפיים לגלוקוזה. נהפוך הוא, הם מסוגלים להעביר סוכרים שונים כמו מנוזה, גלקטוז, פרוקטוז וגלוקוזאמין, כמו גם סוגים אחרים של מולקולות כמו urates ומנוזיטול.

מבנה אופייני של טרנספורטר גלוקוז מסוג GLUT. מאת A2-33, מ- Wikimedia Commons.

עד כה זוהו לפחות 14 GLUTs. לכולם מאפיינים מבניים משותפים ונבדלים זה מזה הן בהתפלגות הרקמות והן בסוג המולקולה שהיא נושאת. לכן נראה כי כל סוג מותאם לתנאים פיזיולוגיים שונים שבהם הוא ממלא תפקיד מטבולי מסוים.

ניוד גלוקוזה בתאים

מרבית התאים החיים תלויים בחמצון החלקי או המוחלט של הגלוקוז בכדי להשיג את האנרגיה הדרושה לביצוע התהליכים החיוניים שלהם.

הכניסה של מולקולה זו לציטוזול של התא, שם היא עוברת חילוף חומרים, תלויה בסיוע של חלבוני טרנספורטר, מכיוון שהיא גדולה וקוטבית דיה בכדי להיות מסוגלת לחצות את דו שכבתי השומנים בפני עצמה.

בתאים אוקריוטיים זוהו שני סוגים עיקריים של הובלות המעורבות בגיוס סוכר זה: מפעילי ההמונים Na + / גלוקוזה (SGLT) ו- Unportorters מסוג GLUT.

הראשונים משתמשים במנגנון תובלה פעיל משני, שם נמל התעופה Na + מספק את אנרגיית המניע לביצוע התהליך. בעוד שהאחרונים מבצעים תנועה פסיבית מקלה, מנגנון שאינו דורש אנרגיה והוא בעד מדרגת הריכוז של הסוכר.

מנגנוני תובלה המשמשים את הובילי המשושה GLUT. מאת אמה דיטמר - יצירה משלה, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

מסועי GLUT

הובלות GLUT, עבור ראשי התיבות באנגלית ל"מובילי גלוקוז ", הן קבוצה של הובלות מסוג שער שאחראיות על הובלתם הפסיבית של גלוקוז מהמדיום החוץ תאי לציטוזול.

הם שייכים לסופרפאמיליה הגדולה של הובלות דיפוזיה מקלות (MSF) המורכבות ממספר גדול של הובלות האחראיות על ביצוע הובלת הטרנסממברנה של מגוון רחב של מולקולות אורגניות קטנות.

למרות שנראה כי שמם מצביע על כך שהם רק מעבירים גלוקוז, יש להובלות אלה ייחודיות משתנה עבור מונוסכרידים שונים עם שישה אטומי פחמן. לכן, יותר ממובילי גלוקוז, הם הובילי משושים.

נכון להיום, זוהו לפחות 14 GLUT ומיקומם נראה ספציפי לרקמות אצל יונקים. כלומר, כל איזופורם בא לידי ביטוי ברקמות מאוד מסוימות.

בכל אחת מהרקמות הללו המאפיינים הקינטיים של הובלות אלה משתנים במידה ניכרת. האחרון נראה כי כל אחד מהם נועד לענות על צרכים מטבוליים שונים.

מִבְנֶה

ל- 14 GLUTs שזוהו עד כה יש סדרה של מאפיינים מבניים משותפים.

כולם הם חלבוני ממברנה רב-קרבית אינטגרלית, כלומר הם חוצים את שכבה דו-שכבתית מספר רב של פעמים דרך קטעי טרנסממברנה העשירים בחומצות אמינו הידרופוביות.

רצף הפפטידים של הובלות אלה משתנה בין 490-500 שאריות חומצות אמיניות והמבנה הכימי התלת מימדי שלהן דומה לזה שדווח על כל שאר החברים במשפחת המנחים העיקריים (MSF).

מבנה זה מאופיין בהצגת 12 קטעי טרנסממברנה בתצורת α-helix ותחום תאי תאי גליקולי ביותר, אשר, בהתאם לסוג ה- GLUT, עשוי להיות ממוקם בלולאה השלישית או החמישית שנוצרה.

בנוסף, האמינו והטרמיני הקרבוני של החלבון מכוונים לכיוון הציטוזול ומציגים מידה מסוימת של פסאודו-סימטריה. האופן בו מסודרים קצוות אלה במרחב מוליד חלל פתוח המהווה את אתר הכריכה לגלוקוזה או לכל מונוסכריד אחר שיועבר.

במובן זה, היווצרות הנקבוביה דרכה הסוכר עובר במורד הזרם של אתר הכריכה מוגדרת על ידי סידור מרכזי של מסוקים 3, 5, 7 ו- 11. לכל אלה צפיפות גבוהה של שאריות קוטביות המאפשרות היווצרות הסביבה ההידרופילית הפנימית של הנקבובית.

מִיוּן

GLUTs סווגו לשלוש קבוצות גדולות על סמך מידת הדמיון של רצף הפפטיד, כמו גם מיקום התחום הגליקוזילטי.

GLUTs השייכים למחלקות I ו- II מגבילים את התחום הגליקוזילציה ביותר ללולאה החוץ תאית הראשונה שנמצאת בין שני מקטעי הטרנסממברנה הראשונים. בעוד שבמחלקה III זה מוגבל לולאה התשיעית.

בכל אחת מהשיעורים הללו אחוזי ההומולוגיה בין רצפי הפפטיד משתנים בין 14 ל- 63% באזורים פחות שמורים ובין 30 ל- 79% באזורים שמורים מאוד.

מחלקה I מורכבת ממובילי GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 ו- GLUT14. מחלקה II ל- GLUT5, 7, 9 ו- 11. ומחלקה III עבור GLUT6, 8, 10 ו- 12 ו- 13.

חשוב להזכיר שלכל אחד מהובילים הללו יש מיקומים שונים, מאפיינים קינטיים, ייחודיות מצע ותפקודים.

מובילי גלוקוז עיקריים ותפקודים

GLUT1

זה בא לידי ביטוי בעיקר ב אריתרוציטים, תאי מוח, שליה וכליות. למרות שתפקידו העיקרי הוא לספק לתאים אלה את רמות הגלוקוז הנחוצות לתמיכה בנשימה תאית, היא אחראית להובלת פחמימות אחרות כמו גלקטוז, מנווז וגלוקוזאמין.

GLUT2

למרות שהוא מאוד ספציפי לגלוקוזה, ל- GLUT2 יש זיקה גבוהה יותר לגלוקוזאמין. עם זאת, הוא מסוגל גם להעביר פרוקטוז, גלקטוזה ומנוזה לציטוזול של תאי כבד, לבלב וכליות של אפיתל המעי הדק.

GLUT3

למרות שיש לו זיקה גבוהה לגלוקוזה, GLUT3 גם קושר ומעביר את הגלקטוזה, המנוזה, המלטוזה, קסילוזה וחומצה דה-הידרסקורבית בעלי זיקה נמוכה יותר.

זה בא לידי ביטוי בעיקר בתאים עובריים, ולכן הוא שומר על הובלה רציפה של סוכרים אלה מהשליה לכל תאי העובר. בנוסף, הוא התגלה בתאי שריר ואשך.

GLUT4

יש לו זיקה גבוהה לגלוקוז והוא מתבטא רק ברקמות רגישות לאינסולין. לכן זה קשור לתחבורה גלוקוזית המגורה על ידי הורמון זה.

GLUT8

הוא מעביר הן גלוקוז והן פרוקטוז אל פנים הכבד, העצב, הלב, המעי ותאי השומן.

GLUT9

בנוסף להובלת גלוקוזה ופרוקטוז, יש לו זיקה גבוהה להשתנות, וזו הסיבה שהיא מתווכת את ספיגתם בתאי הכליות. עם זאת, נמצא שהוא מתבטא גם בלוקוציטים ובתאים של המעי הדק.

GLUT12

בשריר השלד, טרנספורטר זה מועבר לתאי קרום הפלזמה בתגובה לאינסולין, ובכך פועל במנגנוני תגובה להורמון זה. ביטויו נקבע גם בתאי בלוטת הערמונית, השליה, הכליות, המוח ובלוטות החלב.

GLUT13

הוא מבצע את ההובלה המשולבת הספציפית של מיואנוזיטול ומימן. בכך הוא תורם להפחתת החומציות של נוזל המוח השדרה לערכים הקרובים ל- 5.0 על ידי תאי עצב המרכיבים את המוח הקטן, ההיפותלמוס, ההיפוקמפוס וגזע המוח.

הפניות

אוגוסטין ר. ביקורת ביקורתית. משפחת החלבונים של מנחי הובלת הגלוקוז: בסופו של דבר לא מדובר רק על גלוקוז. חיי IUBMB. 2010; 62 (5): 315-33.
Bell GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S. ביולוגיה מולקולרית של הובלות גלוקוז של יונקים. טיפול בסוכרת. 1990; 13 (3): 198-208.
Castrejón V, Carbó R, Martínez M. מנגנונים מולקולריים המעורבים בהובלת גלוקוז. REB. 2007; 26 (2): 49-57.
Joost HG, Thorens B. משפחת GLUT המורחבת של מסייעים להובלת סוכר / פוליאול: nomenclature, מאפייני רצף ותפקוד פוטנציאלי של חברי הרומן שלה (סקירה). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 247-56.
קינמון SC, אצבע TE. טעם ל- ATP: העברת עצבים בלוטות הטעם. תא קדמי נוירוסי. 2013; 7: 264.
Scheepers A, שמידט S, Manolescu A, Cheeseman CI, Bell A, Zahn C, Joost HG, Schürmann A. אפיון הגן SLC2A11 (GLUT11) האנושי: שימוש במקדם אלטרנטיבי, פונקציה, ביטוי וחלוקה תת-תאית של שלוש איזופורמות, ו- חוסר אורתולוג עכבר. Mol Membr Biol. 2005; 22 (4): 339-51.
Schürmann A. תובנה על מסועי המשושים המשונים "המוזרים" GLUT3, GLUT5 ו- GLUT7. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2008; 295 (2): E225-6.
ת'ורנס ב ', מובילי מגלר גלוקוז במאה ה -21. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2010; 298 (2): E141-145.
יאנג ח, וואנג ד, אנגלסטאד ק, באגיי ל, וויי י, רוטשטיין מ ', אגרוואר וי, לוי ב', מא ל, צ'ונג ווק, דה ויו די סי. תסמונת מחסור בגלוט 1 ומבחן ספיגת אריתרוציטים. אן נוירול. 2011; 70 (6): 996-1005.

גלוט: פונקציות, מובילי גלוקוז עיקריים - ביולוגיה - 2025