stringtranslate.com

Транспортер глюкозы

Глюкоза

Транспортеры глюкозы — это обширная группа 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 транспортеры 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 белка-транспортера 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 производить глюкозу после активации глюконеогенеза .

Транспорт глюкозы в дрожжах

В Saccharomyces cerevisiae транспорт глюкозы происходит посредством облегченной диффузии . [1] Транспортные белки в основном принадлежат к семейству Hxt, но было идентифицировано много других транспортеров. [2]

Транспорт глюкозы у млекопитающих

GLUT — это интегральные мембранные белки, которые содержат 12 мембранных спиралей , охватывающих мембрану, с амино- и карбоксильными концами, открытыми на цитоплазматической стороне плазматической мембраны . Белки GLUT транспортируют глюкозу и связанные с ней гексозы в соответствии с моделью альтернативной конформации, [5] [6] [7] , которая предсказывает, что транспортер экспонирует один сайт связывания субстрата либо наружу, либо внутрь клетки. Связывание глюкозы с одним сайтом вызывает конформационное изменение , связанное с транспортом, и высвобождает глюкозу на другую сторону мембраны. Внутренние и внешние сайты связывания глюкозы, по-видимому, расположены в трансмембранных сегментах 9, 10, 11; [8] также мотив DLS , расположенный в седьмом трансмембранном сегменте, может быть вовлечен в выбор и сродство транспортируемого субстрата. [9] [10]

Типы

Каждая изоформа транспортера 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

Класс I включает хорошо охарактеризованные 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 гомологических поисков в базах данных EST и информации о последовательностях, предоставленной различными геномными проектами .

Функция этих новых [ когда? ] 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 перемещению этих переносчиков на поверхность клетки, пока неизвестно, но было четко установлено, что инсулин не способствует перемещению GLUT6 и GLUT8 на поверхность клетки.

Открытие котранспорта натрия и глюкозы

В августе 1960 года в Праге Роберт К. Крейн впервые представил свое открытие котранспорта натрия-глюкозы как механизма абсорбции глюкозы в кишечнике. [15] Открытие Крейном котранспорта было первым предложением о сопряжении потоков в биологии. [16] В 1961 году Крейн первым сформулировал концепцию котранспорта для объяснения активного транспорта. В частности, он предположил, что накопление глюкозы в эпителии кишечника через мембрану щеточной каемки было [связано] с нисходящим транспортом Na+ через щеточную каемку. Эта гипотеза была быстро проверена, уточнена и расширена [для] охвата активного транспорта разнообразного спектра молекул и ионов практически в каждый тип клеток. [17]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcdefgh Maier A, Völker B, Boles E, Fuhrmann GF (декабрь 2002 г.). «Характеристика транспорта глюкозы в Saccharomyces cerevisiae с везикулами плазматической мембраны (контртранспорт) и интактными клетками (начальное поглощение) с одиночными транспортерами 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. ^ abcdefghijklmn Boles E, Hollenberg CP (август 1997). «Молекулярная генетика транспорта гексозы у дрожжей». FEMS Microbiology Reviews . 21 (1): 85–111. doi :10.1111/j.1574-6976.1997.tb00346.x. PMID  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. ^ Oka Y, Asano T, Shibasaki Y, Lin JL, Tsukuda K, Katagiri H, Akanuma Y, Takaku F (июнь 1990 г.). «С-концевой укороченный транспортер глюкозы заперт во внутренней форме без транспортной активности». Nature . 345 (6275): 550–3. Bibcode :1990Natur.345..550O. doi :10.1038/345550a0. PMID  2348864. S2CID  4264399.
  6. ^ Hebert DN, Carruthers A (ноябрь 1992 г.). «Олигомерная структура транспортера глюкозы определяет функцию транспортера. Обратимые редокс-зависимые взаимопревращения тетрамерного и димерного GLUT1». Журнал биологической химии . 267 (33): 23829–38. doi : 10.1016/S0021-9258(18)35912-X . PMID  1429721.
  7. ^ Cloherty EK, Sultzman LA, Zottola RJ, Carruthers A (ноябрь 1995 г.). «Чистый транспорт сахара — многоступенчатый процесс. Доказательства наличия цитозольных участков связывания сахара в эритроцитах». Биохимия . 34 (47): 15395–406. doi :10.1021/bi00047a002. PMID  7492539.
  8. ^ Hruz PW, Mueckler MM (2001). «Структурный анализ облегчающего транспортера глюкозы GLUT1 (обзор)». Молекулярная мембранная биология . 18 (3): 183–93. doi : 10.1080/09687680110072140 . PMID  11681785.
  9. ^ Seatter MJ, De la Rue SA, Porter LM, Gould GW (февраль 1998 г.). «Мотив QLS в трансмембранной спирали VII семейства транспортеров глюкозы взаимодействует с положением C-1 D-глюкозы и участвует в выборе субстрата на экзофациальном участке связывания». Биохимия . 37 (5): 1322–6. doi :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. 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». The American Journal of Physiology . 270 (4 Pt 1): G541-53. doi :10.1152/ajpgi.1996.270.4.G541. PMID  8928783.
  12. ^ abcde Thorens B, Mueckler M (февраль 2010 г.). «Транспортеры глюкозы в 21 веке». American Journal of Physiology. Эндокринология и метаболизм . 298 (2): E141-5. doi :10.1152/ajpendo.00712.2009. PMC 2822486. PMID  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. doi : 10.2337/diacare.13.3.198. PMID  2407475. S2CID  20712863.
  14. ^ Борон В. Ф. (2003). Медицинская физиология: клеточный и молекулярный подход . Elsevier/Saunders. стр. 995. ISBN 978-1-4160-2328-9.
  15. ^ Crane RK , Miller D, Bihler I (1961). «Ограничения возможных механизмов кишечного транспорта сахаров». В Kleinzeller A, Kotyk A (ред.). Мембранный транспорт и метаболизм. Труды симпозиума, состоявшегося в Праге 22–27 августа 1960 г. Прага: Чешская академия наук . стр. 439–449.
  16. ^ Wright EM, Turk E (февраль 2004 г.). «Семейство котранспорта натрия/глюкозы 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 веселье в эпителиальной физиологии». Experimental Physiology . 93 (3): 303–14. doi : 10.1113/expphysiol.2007.037523 . PMID  18192340. S2CID  41086034. Прозрение того времени, которое сохранилось во всех современных учебниках, — это идея Роберта Крейна, первоначально опубликованная как приложение к симпозиумной статье, опубликованной в 1960 г. ( Crane et al. 1960). Ключевым моментом здесь было «сопряжение потоков», котранспорт натрия и глюкозы в апикальной мембране эпителиальной клетки тонкого кишечника. Полвека спустя эта идея превратилась в один из наиболее изученных из всех транспортных белков (SGLT1), котранспортер натрия и глюкозы.

Внешние ссылки