stringtranslate.com

Транспортер глюкозы

Глюкоза

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 .

Синтез свободной глюкозы

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 .

Транспорт глюкозы у дрожжей

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]

Транспорт глюкозы у млекопитающих

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]

Типы

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

Класс I включает хорошо изученные транспортеры глюкозы GLUT1-GLUT4. [13]

Классы II/III

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.

Открытие котранспорта натрия и глюкозы

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]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcdefgh Майер А, Фёлькер Б, Болес Э, Фурманн Г.Ф. (декабрь 2002 г.). «Характеристика транспорта глюкозы у Saccharomyces cerevisiae с везикулами плазматической мембраны (контртранспорт) и интактными клетками (начальное поглощение) с одиночными переносчиками Hxt1, Hxt2, Hxt3, Hxt4, Hxt6, Hxt7 или Gal2». Исследование дрожжей FEMS . 2 (4): 539–50. дои : 10.1111/j.1567-1364.2002.tb00121.x . ПМИД  12702270.
  2. ^ «Список возможных переносчиков глюкозы у S. cerevisiae». ЮниПрот .
  3. ^ abcdefghijklmn Болес Э, Холленберг CP (август 1997 г.). «Молекулярная генетика транспорта гексозы у дрожжей». Обзоры микробиологии FEMS . 21 (1): 85–111. doi :10.1111/j.1574-6976.1997.tb00346.x. ПМИД  9299703.
  4. ^ аб Дидерих Дж. А., Шуурманс Дж. М., Ван Гаален MC, Крукеберг 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/да.779. PMID  11748728. S2CID  22968336.
  5. ^ Ока Ю., Асано Т., Сибасаки Ю., Лин Дж.Л., Цукуда К., Катагири Х., Аканума Ю., Такаку Ф. (июнь 1990 г.). «С-концевой укороченный переносчик глюкозы заблокирован в обращенной внутрь форме без транспортной активности». Природа . 345 (6275): 550–3. Бибкод : 1990Natur.345..550O. дои : 10.1038/345550a0. PMID  2348864. S2CID  4264399.
  6. ^ Хеберт Д.Н., Каррутерс А. (ноябрь 1992 г.). «Олигомерная структура транспортера глюкозы определяет функцию транспортера. Обратимые окислительно-восстановительные взаимопревращения тетрамерного и димерного GLUT1». Журнал биологической химии . 267 (33): 23829–38. дои : 10.1016/S0021-9258(18)35912-X . ПМИД  1429721.
  7. ^ Клоэрти Э.К., Сульцман Л.А., Зоттола Р.Дж., Каррутерс А. (ноябрь 1995 г.). «Чистый транспорт сахара - это многоэтапный процесс. Доказательства существования цитозольных мест связывания сахара в эритроцитах». Биохимия . 34 (47): 15395–406. дои : 10.1021/bi00047a002. ПМИД  7492539.
  8. ^ Хруз П.В., Мюклер М.М. (2001). «Структурный анализ GLUT1, способствующего переносчику глюкозы (обзор)». Молекулярная мембранная биология . 18 (3): 183–93. дои : 10.1080/09687680110072140 . ПМИД  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 выборе субстрата в экзофациальном сайте связывания». Биохимия . 37 (5): 1322–6. дои : 10.1021/bi972322u. ПМИД  9477959.
  10. ^ Хруз П.В., Мюклер М.М. (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 . ПМИД  10593902.
  11. ^ Торенс Б (апрель 1996 г.). «Переносчики глюкозы в регуляции потоков глюкозы в кишечнике, почках и печени». Американский журнал физиологии . 270 (4 ч. 1): G541-53. doi :10.1152/ajpgi.1996.270.4.G541. ПМИД  8928783.
  12. ^ abcde Thorens B, Mueckler M (февраль 2010 г.). «Переносчики глюкозы в 21 веке». Американский журнал физиологии. Эндокринология и обмен веществ . 298 (2): Е141-5. дои : 10.1152/ajpendo.00712.2009. ПМЦ 2822486 . ПМИД  20009031. 
  13. ^ Белл Г.И., Каяно Т., Бусе Дж.Б., Бурант К.Ф., Такеда Дж., Лин Д., Фукумото Х., Сейно С. (март 1990 г.). «Молекулярная биология переносчиков глюкозы млекопитающих». Уход при диабете . 13 (3): 198–208. дои : 10.2337/diacare.13.3.198. PMID  2407475. S2CID  20712863.
  14. ^ Бор ВФ (2003). Медицинская физиология: клеточный и молекулярный подход . Эльзевир/Сондерс. п. 995. ИСБН 978-1-4160-2328-9.
  15. ^ Крейн РК , Миллер Д., Билер I (1961). «Ограничения возможных механизмов кишечного транспорта сахаров». В Кляйнцеллер А, Котык А (ред.). Мембранный транспорт и метаболизм. Материалы симпозиума, состоявшегося в Праге 22–27 августа 1960 г. Прага: Чешская академия наук . стр. 439–449.
  16. ^ Райт Э.М., Терк Э. (февраль 2004 г.). «Семейство котранспорта натрия и глюкозы SLC5». Архив Пфлюгерса . 447 (5): 510–8. дои : 10.1007/s00424-003-1063-6. PMID  12748858. S2CID  41985805.
  17. ^ Бойд, Калифорния (март 2008 г.). «Факты, фантазии и веселье в эпителиальной физиологии». Экспериментальная физиология . 93 (3): 303–14. doi : 10.1113/expphysicalol.2007.037523 . PMID  18192340. S2CID  41086034. 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.

Внешние ссылки