Транспортеры глюкозы представляют собой широкую группу мембранных белков , которые облегчают транспорт 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 представляет собой семейство белков , которое встречается в большинстве клеток млекопитающих . 14 GLUTS кодируются геномом человека . GLUT — это тип белка-переносчика -унипортера .
Большинство неавтотрофных клеток не способны производить свободную глюкозу, поскольку у них отсутствует экспрессия глюкозо-6-фосфатазы и, таким образом, они участвуют только в поглощении и катаболизме глюкозы . Обычно вырабатывается только в гепатоцитах , в условиях голодания другие ткани, такие как кишечник, мышцы, мозг и почки, способны вырабатывать глюкозу после активации глюконеогенеза .
У Saccharomyces cerevisiae транспорт глюкозы осуществляется посредством облегченной диффузии . [1] Транспортные белки в основном относятся к семейству Hxt, но были идентифицированы и многие другие транспортеры. [2]
GLUT представляют собой интегральные мембранные белки, которые содержат 12 трансмембранных спиралей, причем как амино-, так и карбоксильный концы расположены на цитоплазматической стороне плазматической мембраны . Белки GLUT транспортируют глюкозу и родственные ей гексозы в соответствии с моделью альтернативной конформации, [5] [6] [7] которая предсказывает, что транспортер открывает единственный сайт связывания субстрата либо снаружи, либо внутри клетки. Связывание глюкозы с одним участком провоцирует 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] также мотив DLS , расположенный в седьмом трансмембранном сегменте, может участвовать в отборе и сродстве транспортируемого субстрата. [9] [10]
Каждая изоформа транспортера глюкозы играет специфическую роль в метаболизме глюкозы, определяемую характером ее тканевой экспрессии, субстратной специфичностью, кинетикой транспорта и регулируемой экспрессией в различных физиологических условиях. [11] На сегодняшний день идентифицировано 14 членов GLUT/SLC2. [12] На основании сходства последовательностей семейство GLUT было разделено на три подкласса.
Класс I включает хорошо изученные транспортеры глюкозы GLUT1-GLUT4. [13]
Класс II включает:
Класс III включает:
Большинство представителей классов II и III были недавно идентифицированы в ходе поиска гомологии в базах данных EST и информации о последовательностях, предоставленной различными геномными проектами .
Функция этих новых [ когда? ] изоформы переносчика глюкозы в настоящее время до сих пор четко не определены. 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 неизвестно, но четко установлено, что инсулин не способствует транслокации GLUT6 и GLUT8 на клеточной поверхности.
В августе 1960 года в Праге Роберт К. Крейн впервые представил свое открытие котранспорта натрия и глюкозы как механизма кишечной абсорбции глюкозы. [15] Открытие Крейном котранспорта было первым в истории предложением взаимодействия потоков в биологии. [16] Крейн в 1961 году был первым, кто сформулировал концепцию котранспорта для объяснения активного транспорта. В частности, он предположил, что накопление глюкозы в эпителии кишечника через мембрану щеточной каймы связано с нисходящим транспортом Na+ через щеточную кайму. Эта гипотеза была быстро проверена, уточнена и расширена, чтобы охватить активный транспорт разнообразного спектра молекул и ионов практически в каждый тип клеток. [17]
Идея того времени, которая остается во всех современных учебниках, - это идея
Роберта Крейна,
первоначально опубликованная как приложение к докладу на симпозиуме, опубликованному в 1960 году (
Crane
et al. 1960). Ключевым моментом здесь было «сочетание потоков»,
совместный транспорт
натрия и глюкозы в апикальной мембране эпителиальных клеток тонкой кишки. Полвека спустя эта идея превратилась в один из наиболее изученных белков-транспортеров (SGLT1) — котранспортер натрия и глюкозы.