Транспортер глюкозы - Glucose transporter

Sugar_tr
Идентификаторы
СимволSugar_tr
PfamPF00083
Pfam кланCL0015
ИнтерПроIPR005828
PROSITEPDOC00190
TCDB2.A.1.1
OPM суперсемейство15
Белок OPM4gc0
Глюкоза

Транспортеры глюкозы широкая группа мембранные белки которые облегчают транспортировку глюкоза через плазматическая мембрана, процесс, известный как облегченное распространение. Поскольку глюкоза является жизненно важным источником энергии для всей жизни, эти переносчики присутствуют во всех тип. Семейство GLUT или SLC2A - это семейство белков, которое встречается в большинстве клетки млекопитающих. 14 GLUTS закодированы человеческий геном. GLUT - это тип белка-переносчика унипортера.

Синтез свободной глюкозы

Большинство не-автотрофный клетки не могут производить свободные глюкоза потому что им не хватает выражения глюкозо-6-фосфатаза и, таким образом, участвуют только в глюкозе поглощение и катаболизм. Обычно производится только в гепатоциты, в условиях голодания другие ткани, такие как кишечник, мышцы, мозг и почки, способны производить глюкозу после активации глюконеогенез.

Транспорт глюкозы в дрожжах

В Saccharomyces cerevisiae транспорт глюкозы происходит через облегченное распространение.[1] Транспортные белки в основном относятся к семейству Hxt, но были идентифицированы многие другие переносчики.[2]

имяСвойстваЗаметки
Snf3сенсор с низким содержанием глюкозы; подавляется глюкозой; низкий уровень экспрессии; репрессор Hxt6
Rgt2сенсор с высоким содержанием глюкозы; низкий уровень экспрессии
Hxt1Км: 100 мМ,[3] 129 - 107 мМ[1]транспортер глюкозы с низким сродством; вызванный высоким уровнем глюкозы
Hxt2Км = 1,5[1] - 10 мМ[3]переносчик глюкозы с высоким / средним сродством; вызванный низким уровнем глюкозы[3]
Hxt3Vm = 18,5, Kd = 0,078, Km = 28,6 / 34,2[1] - 60 мМ[3]переносчик глюкозы с низким сродством[3]
Hxt4Vm = 12,0, Kd = 0,049, Km = 6,2[1]транспортер глюкозы промежуточного сродства[3]
Hxt5Km = 10 мМ[4]Умеренное сродство к глюкозе. Обильные во время стационарной фазы, споруляции и условий низкого уровня глюкозы. Транскрипция подавляется глюкозой.[4]
Hxt6Vm = 11,4, Kd = 0,029, Km = 0,9 / 14,[1] 1,5 мМ[3]высокое сродство к глюкозе[3]
Hxt7Vm = 11,7, Kd = 0,039, Km = 1,3, 1,9,[1] 1,5 мМ[3]высокое сродство к глюкозе[3]
Hxt8низкий уровень экспрессии[3]
Hxt9участвует в плейотропной лекарственной устойчивости[3]
Hxt11участвует в плейотропной лекарственной устойчивости[3]
Gal2Vm = 17,5, Kd = 0,043, Km = 1,5, 1,6[1]высокое сродство к галактозе[3]

Транспорт глюкозы у млекопитающих

GLUT - это интегральные мембранные белки, которые содержат 12 межмембранных белков. спирали с амино- и карбоксильными концами, открытыми на цитоплазматической стороне плазматическая мембрана. Транспорт белков GLUT глюкоза и связанные гексозы по модели альтернативного экстерьера,[5][6][7] который предсказывает, что транспортер предоставляет единственный сайт связывания субстрата либо снаружи, либо внутри клетки. Связывание глюкозы с одним сайтом вызывает конформационные изменения, связанные с транспортом, и высвобождает глюкозу на другую сторону мембраны. Внутренний и внешний сайты связывания глюкозы, по-видимому, расположены в трансмембранных сегментах 9, 10, 11;[8] так же DLS мотив, расположенный в седьмом трансмембранном сегменте, может участвовать в отборе и сродстве транспортируемого субстрата.[9][10]

Типы

Каждая изоформа переносчика глюкозы играет определенную роль в метаболизме глюкозы, определяемую ее паттерном тканевой экспрессии, субстратной специфичностью, кинетикой транспорта и регулируемой экспрессией в различных физиологических условиях.[11] На сегодняшний день идентифицировано 14 членов GLUT / SLC2.[12] На основе сходства последовательностей семейство GLUT было разделено на три подкласса.

I класс

Класс I включает хорошо охарактеризованные переносчики глюкозы GLUT1-GLUT4.[13]

имяРаспределениеЗаметки
GLUT1Двунаправленный. Широко распространен в плод ткани. У взрослых он выражается на высшем уровне в эритроциты а также в эндотелиальных клетках барьерных тканей, таких как гематоэнцефалический барьер. Однако он отвечает за низкий уровень базального поглощения глюкозы, необходимого для поддержания дыхания во всех клетках.Уровни в клеточных мембранах повышаются при снижении уровня глюкозы и снижаются при повышении уровня глюкозы. Экспрессия GLUT1 повышается во многих опухолях.
GLUT2Двунаправленный транспортер, позволяющий глюкозе течь в 2 направлениях. Выражается почечный канальцевый клетки печень клетки и поджелудочная бета-клетки. Он также присутствует в базолатеральной мембране эпителия тонкой кишки. Двунаправленность необходима клеткам печени для поглощения глюкозы для гликолиза и гликогенез и высвобождение глюкозы во время глюконеогенеза. В бета-клетках поджелудочной железы требуется свободно текущая глюкоза, чтобы внутриклеточная среда этих клеток могла точно определять уровни глюкозы в сыворотке. Все три моносахарида (глюкоза, галактоза, и фруктоза ) транспортируются из клетки слизистой оболочки кишечника в портальный кровоток с помощью GLUT2.Является изоформой с высокой частотой и низким сродством.[12]
GLUT3Двунаправленный. Выражается в основном в нейроны (где он считается основной изоформой переносчика глюкозы), а в плацента.Это изоформа с высоким сродством, позволяющая транспортировать ее даже при низких концентрациях глюкозы.
GLUT4Двунаправленный. Выражено в жировая ткань и поперечно-полосатые мышцы (скелетная мышца и сердечная мышца ).Это инсулин -регулируемый переносчик глюкозы. Отвечает за регулируемое инсулином хранение глюкозы.
GLUT14Выражается в семенникахсходство с GLUT3 [12]

Классы II / III

Второй класс включает:

Класс III включает:

Большинство представителей классов II и III были идентифицированы недавно в поисках гомологии стандартное восточное время базы данных и информацию о последовательностях, предоставленную различными геномными проектами.

Функция этих новых изоформ переносчиков глюкозы до сих пор четко не определена. Некоторые из них (GLUT6, GLUT8) состоят из мотивов, которые помогают удерживать их внутриклеточно и, следовательно, предотвращают транспорт глюкозы. Существуют ли механизмы, способствующие транслокации этих переносчиков на клеточную поверхность, пока не известно, но четко установлено, что инсулин не способствует транслокации GLUT6 и GLUT8 на клеточную поверхность.

Открытие натрий-глюкозного котранспорта

В августе 1960 года в Праге Роберт К. Крейн представил впервые свое открытие натрий-глюкозы перевозка как механизм всасывания глюкозы в кишечнике.[15] Кран открытие перевозка было первым предложением связывания потоков в биологии.[16] Кран в 1961 году был первым, кто сформулировал концепцию котранспорта для объяснения активного транспорта. В частности, он предположил, что накопление глюкозы в кишечном эпителии через мембрану щеточной каймы было связано с нисходящим транспортом Na + через щеточную кайму. Эта гипотеза была быстро проверена, уточнена и расширена, чтобы охватить активный транспорт разнообразного диапазона молекул и ионов практически в каждый тип клеток.[17]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б c d е ж г час Майер А., Фелькер Б., Болес Э., Фурманн Г. Ф. (декабрь 2002 г.). «Характеристика транспорта глюкозы в Saccharomyces cerevisiae с везикулами плазматической мембраны (контртранспорт) и интактными клетками (начальное поглощение) с отдельными переносчиками Hxt1, Hxt2, Hxt3, Hxt4, Hxt6, Hxt7 или Gal2». FEMS дрожжевые исследования. 2 (4): 539–50. Дои:10.1111 / j.1567-1364.2002.tb00121.x. PMID  12702270.
  2. ^ "Список возможных переносчиков глюкозы в С. cerevisiae". UniProt.
  3. ^ а б c d е ж г час я j k л м п Болес Э., Холленберг С.П. (август 1997 г.). «Молекулярная генетика транспорта гексозы в дрожжах». Обзор микробиологии FEMS. 21 (1): 85–111. Дои:10.1111 / j.1574-6976.1997.tb00346.x. PMID  9299703.
  4. ^ а б Дидерих Дж. А., Шурманс Дж. М., Ван Гален М. С., Крюкеберг А. Л., Ван Дам К. (декабрь 2001 г.). «Функциональный анализ гомолога переносчика гексозы HXT5 в Saccharomyces cerevisiae». Дрожжи. 18 (16): 1515–24. Дои:10.1002 / год.779. PMID  11748728.
  5. ^ Ока Й, Асано Т., Шибасаки Й, Лин Дж. Л., Цукуда К., Катагири Х., Аканума Й, Такаку Ф. (июнь 1990 г.). «С-концевой усеченный транспортер глюкозы заблокирован в обращенной внутрь форме без транспортной активности». Природа. 345 (6275): 550–3. Дои:10.1038 / 345550a0. PMID  2348864. S2CID  4264399.
  6. ^ Hebert DN, Carruthers A (ноябрь 1992 г.). «Олигомерная структура переносчика глюкозы определяет функцию переносчика. Обратимые окислительно-восстановительные взаимопревращения тетрамерного и димерного GLUT1». Журнал биологической химии. 267 (33): 23829–38. PMID  1429721.
  7. ^ Cloherty EK, Sultzman LA, Zottola RJ, Carruthers A (ноябрь 1995 г.). «Чистый транспорт сахара - многоступенчатый процесс. Доказательства цитозольных сайтов связывания сахара в эритроцитах». Биохимия. 34 (47): 15395–406. Дои:10.1021 / bi00047a002. PMID  7492539.
  8. ^ Груз П.В., Мюклер М.М. (2001). «Структурный анализ облегчающего переносчика глюкозы GLUT1 (обзор)». Молекулярная мембранная биология. 18 (3): 183–93. Дои:10.1080/09687680110072140. PMID  11681785.
  9. ^ Ситтер М.Дж., Де ла Рю С.А., Портер Л.М., Гулд Г.В. (февраль 1998 г.). «Мотив QLS в трансмембранной спирали VII семейства переносчиков глюкозы взаимодействует с положением C-1 D-глюкозы и участвует в отборе субстрата на экзофациальном сайте связывания». Биохимия. 37 (5): 1322–6. Дои:10.1021 / bi972322u. PMID  9477959.
  10. ^ Hruz PW, Mueckler MM (декабрь 1999 г.). «Цистеин-сканирующий мутагенез трансмембранного сегмента 7 транспортера глюкозы GLUT1». Журнал биологической химии. 274 (51): 36176–80. Дои:10.1074 / jbc.274.51.36176. PMID  10593902.
  11. ^ Торенс Б. (апрель 1996 г.). «Транспортеры глюкозы в регуляции кишечных, почечных и печеночных потоков глюкозы». Американский журнал физиологии. 270 (4 ч. 1): G541-53. Дои:10.1152 / ajpgi.1996.270.4.G541. PMID  8928783.
  12. ^ а б c d е Торенс Б., Мюклер М. (февраль 2010 г.). «Транспортеры глюкозы в 21 веке». Американский журнал физиологии. Эндокринология и метаболизм. 298 (2): E141-5. Дои:10.1152 / ajpendo.00712.2009. ЧВК  2822486. PMID  20009031.
  13. ^ Белл Г.И., Каяно Т., Бусе Дж.Б., Бурант К.Ф., Такеда Дж., Лин Д., Фукумото Н., Сейно С. (март 1990 г.). «Молекулярная биология переносчиков глюкозы млекопитающих». Уход за диабетом. 13 (3): 198–208. Дои:10.2337 / diacare.13.3.198. PMID  2407475. S2CID  20712863.
  14. ^ Бор WF (2003). Медицинская физиология: клеточный и молекулярный подход. Elsevier / Saunders. п. 995. ISBN  978-1-4160-2328-9.
  15. ^ Кран РК, Миллер Д., Билер И. (1961). «Ограничения возможных механизмов кишечного транспорта сахаров». В Kleinzeller A, Kotyk A (ред.). Мембранный транспорт и метаболизм. Материалы симпозиума, проходившего в Праге 22–27 августа 1960 г.. Прага: Чешская Академия Наук. С. 439–449.
  16. ^ Райт Э.М., Терк Э. (февраль 2004 г.). «Семейство натрия / глюкозы для переноса SLC5». Pflügers Archiv. 447 (5): 510–8. Дои:10.1007 / s00424-003-1063-6. PMID  12748858. S2CID  41985805.
  17. ^ Boyd CA (март 2008 г.). «Факты, фантазии и забавы в эпителиальной физиологии». Экспериментальная физиология. 93 (3): 303–14. Дои:10.1113 / expphysiol.2007.037523. PMID  18192340. S2CID  41086034. С этого времени во всех нынешних учебниках остаётся идея Роберт Крейн первоначально опубликовано как приложение к симпозиуму, опубликованному в 1960 г. (Кран и другие. 1960). Ключевым моментом здесь была «магнитная связь», перевозка натрия и глюкозы в апикальной мембране эпителиальной клетки тонкой кишки. Спустя полвека эта идея превратилась в один из наиболее изученных из всех белков-транспортеров (SGLT1), котранспортер натрия и глюкозы.

внешние ссылки