Interested Article - Глюкозный транспортёр

sigourney
  • 2021-03-04
  • 1

Глюкозные транспортёры ( англ. Glucose transporter , сокр. GLUT или ГЛЮТ ) — большая группа мембранных белков , отвечающих за перенос глюкозы через клеточную мембрану . Поскольку глюкоза является жизненно важным источником энергии, эти белки присутствуют у всех типов живых организмов.

Отдельно выделяют GLUT ( ГЛЮТ ), или — семейство белков-переносчиков глюкозы, встречающихся в большинстве клеток млекопитающих . Так, в человеческом геноме закодировано двенадцать белков семейства GLUT. Они представляют собой транспортные белки- унипортеры .

Синтез свободной глюкозы

Глюкоза

Большинство не автотрофных организмов неспособны производить свободную глюкозу, поскольку у них отсутствует экспрессия фермента глюкозо-6-фосфатазы . Таким образом, они способны осуществлять только поглощение и катаболизм глюкозы. Однако, в условиях голодания некоторые ткани и органы, такие как гепатоциты , кишечник , мышцы , мозг и почки , способны осуществлять синтез глюкозы, вследствие активации процесса глюконеогенеза .

Транспорт глюкозы у дрожжей

В клетках модельного организма Saccharomyces cerevisiae транспорт глюкозы происходит путём . Большинство транспортных белков этого организма относятся к семейству Hxt, но есть и множество белков транспортёров из других семейств .

Название Характеристики Описание
высокое сродство к глюкозе; подавляется глюкозой; низкий уровень экспресси; подавляет синтез Hxt6
низкое сродство к глюкозе; низкий уровень экспресси
Km : 100 мM , 129 - 107 мM низкое сродство к глюкозе; синтез индуцируется высоким уровнем глюкозы
Km = 1.5 - 10 мM высокое/среднее сродство к глюкозе; синтез индуцируется низким уровнем глюкозы
Vm = 18.5, Kd = 0.078, Km = 28.6/34.2 - 60 мM низкое сродство к глюкозе
Vm = 12.0, Kd = 0.049, Km = 6.2 среднее сродство к глюкозе
Km = 10 мM Среднее сродство к глюкозе. Сильная экспрессия в фазе стационарного роста, при образовании спор и в условиях низкой концентрации глюкозы. Транскрипция подавляется глюкозой .
Vm = 11.4, Kd = 0.029, Km = 0.9/14 , 1.5 mM высокое сродство к глюкозе
Vm = 11.7, Kd = 0.039, Km = 1.3, 1.9, 1.5 mM высокое сродство к глюкозе
низкий уровень экспрессии
участвует в множественной лекарственной устойчивости
участвует в множественной лекарственной устойчивости
Vm = 17.5, Kd = 0.043, Km = 1.5, 1.6 высокое сродство к галактозе

Транспорт глюкозы у млекопитающих

GLUT ( ГЛЮТ ) — интегральные мембранные белки , содержащие 12 пересекающих клеточную мембрану спиралей, при этом амино- (N-конец) и карбоксильный (C-конец) концы выходят со стороны клеточной мембраны, обращенной к цитоплазме . ГЛЮТ переносят глюкозу и связанные гексозы в соответствии с моделью альтернативных конформаций , которая предсказывает, что транспортёр выставляет свой единственный участок связывания субстрата либо внутрь, либо наружу клетки. Связывание глюкозы с участком провоцирует конформационное изменение , связанное с транспортом, и приводит к высвобождению глюкозы с противоположной стороны клеточной мембраны. Внутренние и внешние участки связывания глюкозы, как считается, расположены на трансмембранных сегментах 9, 10 и 11 . QLS на седьмом трансмембранном сегменте возможно может определять селективность и аффинность транспорта .

Типы

Каждая изоформа глюкозного транспортёра играет определенную роль в метаболизме глюкозы, в зависимости от её тканевой экспрессии, субстратной специфичности, кинетики транспорта и регуляции экспрессии в различных физиологических условиях . На данный момент обнаружено тринадцать белков-транспортёров семейства GLUT/SLC2 . На основании сходства аминокислотных последовательностей они разделены на три подкласса.

Класс I

К классу I относятся транспортёры GLUT1-GLUT4 .

Название Распространение Описание
GLUT1 Широко распространён в зародышевых тканях. У взрослых сильнее всего экспрессируется в эритроцитах и эндотелиальных клетках барьерных тканей, например в гемато-энцефалическом барьере . Помимо этого, он ответственен за минимальный базальный уровень поглощения глюкозы всеми клетками организма, необходимый для поддержания клеточного дыхания. Уровень GLUT1 в клеточной мембране повышается при снижении уровня глюкозы и уменьшается при его повышении.
GLUT2 Это транспортёр глюкозы, работающий в двух направлениях. Экспрессируется клетками почечных канальцев, печени и бета-клетками поджелудочной железы. Также его можно обнаружить в базолатеральной мембране эпителия тонкой кишки. Двунаправленный транспортёр необходим клеткам печени для поглощения глюкозы в процессе гликолиза , и её высвобождения в процессе глюконеогенеза . В бета-клетках поджелудочной железы, свободная глюкоза необходима для того, что бы клетки могли точно измерить уровень глюкозы в сыворотке крови. Кроме этого GLUT2 осуществляет транспорт глюкозы , галактозы и фруктозы из клеток слизистой кишечника в просвет кровеносных сосудов. Это изоформа с низким сродством. Существуют данные, что основными транспортёрами глюкозы в бета-клетки на самом деле являются GLUT1 и GLUT3.
GLUT3 В основном экспрессируется в нейронах (где, как полагают, он является главной изоформой глюкозного транспортёра) и плаценте . Это изоформа с высоким сродством к глюкозе, что позволяет ей осуществлять транспорт при низких концентрациях глюкозы.
GLUT4 Обнаружен в жировой ткани , а также в скелетных мышцах и миокарде . Этот транспортёр регулируется инсулином . Осуществляет инсулин-зависимое поглощение глюкозы.

Классы II/III

К классу II относятся:

К классу III относятся:

Большинство транспортёров классов II/III было обнаружено относительно недавно в результате деятельности различных геномных проектов.

Функции данных изоформ на данный момент неясны. Некоторые из них (GLUT6, GLUT8) состоят из , которые способствуют сохранению транспортёров внутри клетки, и таким образом предотвращают транспорт глюкозы. Существуют ли механизмы, способствующие транслокации этих транспортёров на клеточную поверхность, неизвестно, но было выяснено, что инсулин не способствует такой транслокации.

Открытие натрий-глюкозного ко-транспортёра

В августе 1960 года, в Праге, представил общественности своё открытие: механизм вторично-активного транспорта глюкозы в сопряжении с натрием в клетках кишечника . Открытие Крэйном вторично-активного транспорта было первым открытием, показавшим значимость сопряжения потоков в биологии .

См. также

Литература

  • Кожанова Т.В. ,Жилина С.С.,Мещерякова Т.И., Айвазян С.О., Осипова К.В., Сушко Л.М., Лукьянова Е.Г., Притыко А.Г. // Медицинская генетика. — 2016. — № 7 . — С. 28—32 . — ISSN .

Примечания

  1. ↑ Maier A., Asano T., Volker A., Boles E., Fuhrmann G F. Characterisation of glucose transport in Saccharomyces cerevisiae with plasma membrane vesicles (countertransport) and intact cells (initial uptake) with single Hxt1, Hxt2, Hxt3, Hxt4, Hxt6, Hxt7 or Gal2 transporters (англ.) // FEMS Yeast Research : journal. — 2002. — Vol. 2 , no. 4 . — P. 539—550 . — doi : . — .
  2. . Дата обращения: 9 июня 2015. 27 февраля 2015 года.
  3. ↑ Boles E., Hollenberg C P. The molecular genetics of hexose transport in yeasts (англ.) // FEMS Microbiology Reviews : journal. — 1997. — Vol. 21 , no. 1 . — P. 85—111 . — doi : . — .
  4. ↑ Diderich J A., Schuurmans J M., Gaalen M C., Kruckeberg A L., Van Dam K. Functional analysis of the hexose transporter homologue HXT5 in Saccharomyces cerevisiae (англ.) // Yeast : journal. — 2001. — Vol. 18 , no. 16 . — P. 1515—1524 . — doi : . — .
  5. Oka Y., Asano T., Shibasaki Y., Lin J., Tsukuda K., Katagiri H., Akanuma Y., Takaku F. C-terminal truncated glucose transporter is locked into an inward-facing form without transport activity (англ.) // Nature : journal. — 1990. — Vol. 345 , no. 6275 . — P. 550—553 . — doi : . — .
  6. Hebert D., Carruthers A. Glucose transporter oligomeric structure determines transporter function. Reversible redox-dependent interconversions of tetrameric and dimeric GLUT1 (англ.) // J. Biol. Chem. : journal. — 1992. — Vol. 267 , no. 33 . — P. 23829—23838 . — .
  7. Cloherty E., Sultzman L., Zottola R., Carruthers A. Net sugar transport is a multistep process. Evidence for cytosolic sugar binding sites in erythrocytes (англ.) // Biochemistry : journal. — 1995. — Vol. 34 , no. 47 . — P. 15395—15406 . — doi : . — .
  8. Hruz P., Mueckler M. Structural analysis of the GLUT1 facilitative glucose transporter (review) (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2001. — Vol. 18 , no. 3 . — P. 183—193 . — doi : . — .
  9. Seatter M., De la Rue S., Porter L., Gould G. QLS motif in transmembrane helix VII of the glucose transporter family interacts with the C-1 position of D-glucose and is involved in substrate selection at the exofacial binding site (англ.) // Biochemistry : journal. — 1998. — Vol. 37 , no. 5 . — P. 1322—1326 . — doi : . — .
  10. Hruz P., Mueckler M. Cysteine-scanning mutagenesis of transmembrane segment 7 of the GLUT1 glucose transporter (англ.) // J. Biol. Chem. : journal. — 1999. — Vol. 274 , no. 51 . — P. 36176—36180 . — doi : . — .
  11. Thorens B. Glucose transporters in the regulation of intestinal, renal, and liver glucose fluxes (англ.) // (англ.) ( : journal. — 1996. — Vol. 270 , no. 4 Pt 1 . — P. G541—53 . — .
  12. Joost H., Thorens B. The extended GLUT-family of sugar/polyol transport facilitators: nomenclature, sequence characteristics, and potential function of its novel members (review) (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2001. — Vol. 18 , no. 4 . — P. 247—256 . — doi : . — .
  13. Bell G., Kayano T., Buse J., Burant C., Takeda J., Lin D., Fukumoto H., Seino S. Molecular biology of mammalian glucose transporters (англ.) // (англ.) ( : journal. — 1990. — Vol. 13 , no. 3 . — P. 198—208 . — doi : . — .
  14. Page 995 in: Walter F., PhD. Boron. (англ.) . — (англ.) ( , 2003. — P. . — ISBN 1-4160-2328-3 .
  15. Uldry M., Thorens B. The SLC2 family of facilitated hexose and polyol transporters (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2004. — Vol. 447 , no. 5 . — P. 480—489 . — doi : . — .
  16. , D. Miller and I. Bihler. “The restrictions on possible mechanisms of intestinal transport of sugars”. In: Membrane Transport and Metabolism. Proceedings of a Symposium held in Prague, August 22–27, 1960. Edited by A. Kleinzeller and A. Kotyk. , Prague, 1961, pp. 439-449.
  17. Wright E. M. , Turk E. (англ.) // Pflugers Archiv : European Journal Of Physiology. — 2004. — February ( vol. 447 , no. 5 ). — P. 510—518 . — doi : . — . [ ]

    “ in 1961 was the first to formulate the cotransport concept to explain active transport [7]. Specifically, he proposed that the accumulation of glucose in the intestinal epithelium across the brush border membrane was [is] coupled to downhill Na+ transport cross the brush border. This hypothesis was rapidly tested, refined, and extended [to] encompass the active transport of a diverse range of molecules and ions into virtually every cell type.”

  18. Boyd C. A. (англ.) // Experimental Physiology. — 2008. — March ( vol. 93 , no. 3 ). — P. 303—314 . — doi : . — . [ ]

    “the insight from this time that remains in all current text books is the notion of published originally as an appendix to a symposium paper published in 1960 ( et al. 1960). The key point here was 'flux coupling', the of sodium and glucose in the apical membrane of the small intestinal epithelial cell. Half a century later this idea has turned into one of the most studied of all transporter proteins (SGLT1), the sodium–glucose cotransporter.”

Источник —

sigourney
  • 2021-03-04
  • 1
  • Tags:

Same as Глюкозный транспортёр

The title for the last searches