Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Sugar_tr
Идентификаторы
Условное обозначениеSugar_tr
PfamPF00083
Клан пфамCL0015
ИнтерПроIPR005828
PROSITEPDOC00190
TCDB2.A.1.1
OPM суперсемейство15
Белок OPM4gc0
Доступные белковые структуры:
Pfam  структуры / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumкраткое изложение структуры
Глюкоза

Переносчики глюкозы - это широкая группа мембранных белков, которые способствуют транспортировке глюкозы через плазматическую мембрану , процесс, известный как облегченная диффузия . Поскольку глюкоза является жизненно важным источником энергии для всей жизни, эти переносчики присутствуют во всех типах . Семейство GLUT или SLC2A - это семейство белков, которое встречается в большинстве клеток млекопитающих . 14 GLUTS кодируются геномом человека . GLUT - это тип унипортерного белка-переносчика.

Синтез свободной глюкозы [ править ]

Большинство неавтотрофных клеток неспособны продуцировать свободную глюкозу, потому что у них отсутствует экспрессия глюкозо-6-фосфатазы и, таким образом, они участвуют только в захвате и катаболизме глюкозы . Обычно производится только в гепатоцитах , в условиях голодания, другие ткани, такие как кишечник, мышцы, мозг и почки, способны производить глюкозу после активации глюконеогенеза .

Транспорт глюкозы в дрожжах [ править ]

У Saccharomyces cerevisiae транспорт глюкозы происходит за счет облегченной диффузии . [1] Транспортные белки в основном относятся к семейству Hxt, но были идентифицированы многие другие транспортеры. [2]

ИмяХарактеристикиНоты
Snf3датчик с низким содержанием глюкозы; подавляется глюкозой; низкий уровень экспрессии; репрессор Hxt6
Rgt2сенсор с высоким содержанием глюкозы; низкий уровень экспрессии
Hxt1Km : 100 мМ, [3] 129–107 мМ [1]транспортер глюкозы с низким сродством; вызванный высоким уровнем глюкозы
Hxt2Km = 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]транспортер глюкозы с низким сродством [3]
Hxt4Vm = 12,0, Kd = 0,049, Km = 6,2 [1]переносчик глюкозы с промежуточным сродством [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]
Hxt9вовлечены в плейотропную лекарственную устойчивость [3]
Hxt11вовлечены в плейотропную лекарственную устойчивость [3]
Gal2Vm = 17,5, Kd = 0,043, Km = 1,5, 1,6 [1]высокое сродство к галактозе [3]

Транспорт глюкозы у млекопитающих [ править ]

GLUT представляют собой интегральные мембранные белки, которые содержат 12 проникающих через мембрану спиралей с амино- и карбоксильными концами, открытыми на цитоплазматической стороне плазматической мембраны . Белки GLUT транспортируют глюкозу и родственные гексозы в соответствии с моделью альтернативной конформации [5] [6] [7], которая предсказывает, что переносчик предоставляет единственный сайт связывания субстрата по направлению либо снаружи, либо внутрь 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]Кроме того, мотив DLS, расположенный в седьмом трансмембранном сегменте, может участвовать в отборе и сродстве транспортируемого субстрата. [9] [10]

Типы [ править ]

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.

Класс I [ править ]

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

ИмяРаспределениеНоты
GLUT1Двунаправленный. Широко распространен в тканях плода . У взрослых он экспрессируется на самом высоком уровне в эритроцитах, 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.
GLUT2Это двунаправленный транспортер, позволяющий глюкозе течь в 2 направлениях. Экспрессируется клетками почечных канальцев, клетками печени и бета-клетками поджелудочной железы . Он также присутствует в базолатеральной мембране эпителия тонкой кишки. Двунаправленность необходима клеткам печени для поглощения глюкозы для гликолиза и гликогенеза и высвобождения 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. Экспрессируется в основном в нейронах (где он считается основной изоформой транспортера глюкозы) и в плаценте .Это изоформа с высоким сродством, позволяющая транспортировать ее даже при низких концентрациях глюкозы.
GLUT4Двунаправленный. Экспрессируется в жировой ткани и поперечно-полосатых мышцах ( скелетных мышцах и сердечных мышцах ).Является регулируемым инсулином переносчиком глюкозы. Отвечает за регулируемое инсулином хранение глюкозы.
GLUT14Выражается в семенникахсходство с GLUT3 [12]

Классы II / III [ править ]

Второй класс включает:

  • GLUT5 ( SLC2A5 ), переносчик фруктозы в энтероцитах
  • GLUT7 - SLC2A7 - ( SLC2A7 ), обнаруженный в тонком и толстом кишечнике [12], транспортирует глюкозу из эндоплазматического ретикулума [14]
  • GLUT9 - ( SLC2A9 )
  • GLUT11 ( SLC2A11 )

Класс III включает:

  • GLUT6 ( SLC2A6 ),
  • GLUT8 ( SLC2A8 ),
  • GLUT10 ( SLC2A10 ),
  • GLUT12 ( SLC2A12 ) и
  • GLUT13 , также H + / переносчик миоинозита HMIT ( SLC2A13 ), в первую очередь экспрессируется в головном мозге. [12]

Большинство представителей классов II и III были недавно идентифицированы при поиске гомологии в базах данных EST и информации о последовательностях, предоставленной различными проектами генома.

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 котранспорта натрия и глюкозы [ править ]

В августе 1960 года в Праге Роберт К. Крейн впервые представил свое открытие котранспорта натрия и глюкозы как механизма всасывания глюкозы в кишечнике. [15] Открытие Крейном котранспорта было первым предложением сцепления потоков в биологии. [16] Кранв 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]

См. Также [ править ]

  • Котранспорт
  • Котранспортер

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g h Майер А., Фёлькер Б., Болес Э, Фурманн Г. Ф. (декабрь 2002 г.). «Характеристика транспорта глюкозы в Saccharomyces cerevisiae с везикулами плазматической мембраны (контрперенос) и интактными клетками (начальное поглощение) с отдельными переносчиками Hxt1, Hxt2, Hxt3, Hxt4, Hxt6, Hxt7 или Gal2» . FEMS Yeast Research . 2 (4): 539–50. DOI : 10.1111 / j.1567-1364.2002.tb00121.x . PMID  12702270 .
  2. ^ "Список возможных переносчиков глюкозы в S. cerevisiae " . UniProt .
  3. ^ a b c d e f g h i j k l m n Boles E, Hollenberg CP (август 1997 г.). «Молекулярная генетика транспорта гексозы в дрожжах» . FEMS Microbiology Reviews . 21 (1): 85–111. DOI : 10.1111 / j.1574-6976.1997.tb00346.x . PMID 9299703 . 
  4. ^ a b Дидерих JA, Schuurmans JM, Van Gaalen MC, Kruckeberg AL, Van Dam K (декабрь 2001 г.). «Функциональный анализ гомолога переносчика гексозы HXT5 в Saccharomyces cerevisiae». Дрожжи . 18 (16): 1515–24. DOI : 10.1002 / yea.779 . PMID 11748728 . 
  5. ↑ Oka Y, Asano T, Shibasaki Y, Lin JL, Tsukuda K, Katagiri H, Akanuma Y, Takaku F (июнь 1990 г.). «С-концевой усеченный транспортер глюкозы заблокирован в обращенной внутрь форме без транспортной активности». Природа . 345 (6275): 550–3. DOI : 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. ^ Клоэрти EK, Sultzman Л.А., Zottola RJ, Каррузерс A (ноябрь 1995). «Чистый транспорт сахара - многоступенчатый процесс. Доказательства цитозольных сайтов связывания сахара в эритроцитах». Биохимия . 34 (47): 15395–406. DOI : 10.1021 / bi00047a002 . PMID 7492539 . 
  8. ^ Hruz PW, Mueckler MM (2001). «Структурный анализ облегчающего переносчика глюкозы GLUT1 (обзор)». Молекулярная мембранная биология . 18 (3): 183–93. DOI : 10.1080 / 09687680110072140 . PMID 11681785 . 
  9. ^ Seatter MJ, Де ла Рю SA, Porter LM, Гулд GW (февраль 1998). «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. DOI : 10.1021 / bi972322u . PMID 9477959 . 
  10. ^ Hruz PW, Mueckler MM (декабрь 1999). «Цистеин-сканирующий мутагенез трансмембранного сегмента 7 переносчика глюкозы GLUT1» . Журнал биологической химии . 274 (51): 36176–80. DOI : 10.1074 / jbc.274.51.36176 . PMID 10593902 . 
  11. ^ Thorens B (апрель 1996). «Транспортеры глюкозы в регуляции потоков глюкозы в кишечнике, почках и печени». Американский журнал физиологии . 270 (4 балла 1): G541-53. DOI : 10.1152 / ajpgi.1996.270.4.G541 . PMID 8928783 . 
  12. ^ a b c d e Торенс Б., Мюклер М. (февраль 2010 г.). «Транспортеры глюкозы в 21 веке» . Американский журнал физиологии. Эндокринология и обмен веществ . 298 (2): E141-5. DOI : 10,1152 / ajpendo.00712.2009 . PMC 2822486 . PMID 20009031 .  
  13. ^ Белл Г.И., Kayano Т, запально JB, Burant CF, Такеда Дж, Лин Д, Фукумото Н, Сейно S (март 1990). «Молекулярная биология переносчиков глюкозы млекопитающих». Уход за диабетом . 13 (3): 198–208. DOI : 10.2337 / diacare.13.3.198 . PMID 2407475 . S2CID 20712863 .  
  14. ^ Бор WF (2003). Медицинская физиология: клеточный и молекулярный подход . Эльзевир / Сондерс. п. 995. ISBN 978-1-4160-2328-9.
  15. ^ Кран RK , Миллер D, Bihler I (1961). «Ограничения возможных механизмов кишечного транспорта сахаров». В Kleinzeller A, Kotyk A (ред.). Мембранный транспорт и метаболизм. Труды симпозиума в Праге, август 22-27, 1960 . Прага: Чешская академия наук . С. 439–449.
  16. Перейти ↑ Wright EM, Turk E (февраль 2004 г.). «Семейство натрия / глюкозы для переноса SLC5». Pflügers Archiv . 447 (5): 510–8. DOI : 10.1007 / s00424-003-1063-6 . PMID 12748858 . S2CID 41985805 .  
  17. ↑ Boyd CA (март 2008 г.). «Факты, фантазии и забавы в физиологии эпителия» . Экспериментальная физиология . 93 (3): 303–14. DOI : 10.1113 / expphysiol.2007.037523 . PMID 18192340 . S2CID 41086034 . Идея этого времени, которая остается во всех современных учебниках, - это идея Роберта Крейна, первоначально опубликованная как приложение к симпозиуму, опубликованному в 1960 году ( Crane et al. 1960). Ключевым моментом здесь была «флюсовая муфта», котранспорт.  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 [ править ]

  • Глюкоза + транспорт + белки + вспомогательное средство по медицинским предметным рубрикам Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)