GLUT 2: ÖZELLIKLER, YAPI, FONKSIYONLAR - BIYOLOJI - 2025

GLUT2 , pankreas, karaciğer, böbrek ve bağırsak hücrelerinin zarlarında ve ayrıca astrositlerde ve tanisitlerde ifade edilen düşük afiniteli bir glikoz taşıyıcısıdır. Glikoz taşınmasına aracılık etmenin yanı sıra fruktoz, galaktoz ve glukozaminin taşınmasında da rol oynar; yani bir glikoz taşıyıcıdan daha fazlası, bir heksoz taşıyıcıdır.

Düşük glikoz afinitesine sahip olması, kandaki glikoz seviyeleri için bir algılayıcı protein görevi görmesine izin verir. Bu nedenle, kandaki glikoz konsantrasyonundaki dalgalanmalara yanıt veren birçok fizyolojik olayın düzenleyici kontrolüne katılır.

Kolaylaştırılmış difüzyon glikoz taşıyıcı tip 2 (GLUT2), glikoz için bağlanma bölgesini dış taraftan membranın (taşıyıcı protein) iç tarafına hareket ettirerek konformasyonunu değiştirir. LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], Wikimedia Commons'tan.

Düzenlediği birçok işlem arasında aşağıdakiler göze çarpmaktadır: 1) yüksek glikoz konsantrasyonları tarafından uyarılan pankreas hücreleri tarafından insülin salınımı; 2) hipoglisemide glikoz üretimi için hepatositler tarafından glukagon salgılanması.

Hücre içine glikozun kolay taşınması

Enerji üretimi için metabolik yolları beslemek üzere hücreye giren glikozun yaklaşık% 75'i, bunu, taşıyıcılar olarak adlandırılan entegre membran proteinleri tarafından kolaylaştırılan pasif bir taşıma mekanizması yoluyla yapar.

Bu taşıma mekanizması yaygın olarak kolaylaştırılmış difüzyon olarak bilinir. Yürütülecek bir enerji katkısı gerektirmez ve bir konsantrasyon gradyanı lehine verilir. Yani, yüksek konsantrasyonlu bir alandan düşük konsantrasyonlu bir bölgeye.

Bugüne kadar GLUT2 dahil en az 14 izoform glikoz kolaylaştırılmış difüzyon taşıyıcıları tanımlanmıştır. Bunların tümü, kolaylaştırıcıların (MSF) ana süper ailesine aittir ve fikir birliği ile GLUT olarak adlandırılır ("Glikoz Taşıyıcıları" nın İngilizcesinde kısaltması için).

Bugüne kadar karakterize edilen farklı GLUT'lar, SLC2A genleri tarafından kodlanmıştır ve amino asit sekansında, taşıdıkları substratların tercihinde ve hücresel ve doku dağılımında belirgin farklılıklar sergiler.

GLUT2 Özellikleri

GLUT2, glikozu tek yönde (uniport) bir taşıma mekanizması vasıtasıyla hareket ettirir. Bu işlev aynı zamanda, hemen hemen tüm memeli hücrelerinde en bol glikoz taşıyıcısı olan GLUT1 tarafından da gerçekleştirilir.

Bununla birlikte, bunun aksine, glikoz için son derece düşük bir afiniteye sahiptir, bu da, yalnızca hücre dışı ortamda bu şekerin konsantrasyonları çok yüksek değerlere ulaşma eğiliminde olduğunda onu taşıyabileceği anlamına gelir.

Glikoz için düşük afiniteye sahip olmasına rağmen, yüksek bir taşıma kapasitesine sahiptir, bu da bu heksozun büyük miktarlarını yüksek hızda taşıyabileceği anlamına gelir. Bu iki özellik, bu taşıyıcının glikoz konsantrasyonundaki ince değişikliklere yanıt vermedeki rolü ile ilişkili görünmektedir.

Bu taşıyıcının moleküler karakterizasyon çalışmaları, glikoz için benzersiz bir özgüllüğe sahip olmadığını göstermiştir. Aksine, fruktoz, galaktoz, mannoz ve glukozaminin pasif taşınmasına aracılık edebilir. İlk üç için düşük afinite ve glukozamin için yüksek afinite sunar.

Bu moleküllerin tümü altı karbon atomlu şekerler olduğundan, bir glikoz taşıyıcıdan ziyade bir heksoz taşıyıcı olarak düşünülebilir.

GLUT2 yapısı

GLUT2, glikoz GLUT1 için yüksek afinite taşıyıcısına% 55 özdeş bir peptit sekansına sahiptir.

Bununla birlikte, her iki taşıyıcının dizileri arasındaki bu düşük benzerlik yüzdesine rağmen, X-ışını kristalografisi ile yapılan çalışmalar, bunların benzer bir yapı sunduğunu göstermiştir.

Bu yapı, a-sarmaldaki çok geçişli bir transmembran proteininin yapısına karşılık gelir. Yani, bir a-heliks konfigürasyonuna sahip transmembran segmentleri boyunca membranı birçok kez geçer.

Ait olduğu ana kolaylaştırıcılar ailesinin (MSF) tüm üyelerinde olduğu gibi, 12 sarmal parça zardan geçer. Bunlardan altısı, şekerlerin hareket ettirildiği hidrofilik bir gözenek oluşturmak için kendilerini mekânsal olarak yeniden düzenler.

Heksoz bağlanma sahasının, proteinin karboksil ve amino terminal uçları tarafından sunulan yönelim ve psödopsimetri ile tanımlandığı not edilmelidir. Her ikisi de zarın aynı tarafına maruz bırakılarak, altı şeker atomunun düzenlenişinin tanındığı ve birleşmelerini kolaylaştıran bir boşluk oluşturur.

Taşıyıcının yapısındaki bir değişiklik, şekerleri zarın bir tarafından diğerine taşımak için kullandığı mekanizma ile ilgilidir. Bu yapısal deformasyon, bağlanma bölgesini, hızla taşınan molekülün salınmasının meydana geldiği sitoplazmik tarafa doğru hareket ettirmeyi mümkün kılar.

GLUT2 Özellikleri

Hücre içinde glikoz, mannoz, galaktoz ve glukozaminin sekestrasyonuna aracılık etmenin yanı sıra, bu taşıyıcının çeşitli hücre tiplerinde ekspresyonuna çok sayıda fizyolojik işlev atfedilmiştir.

Bu işlevlerin çoğu gen bastırma teknikleri kullanılarak belirlenmiştir. İkincisi, işlevi belirli bir doku veya tam bir organizmanın hücrelerinde incelenecek olan genin ekspresyonunu önlemekten oluşur.

Bu anlamda, farelerde GLUT2 ekspresyonunun bloke edilmesi, bu proteinin hem böbrek hem de karaciğer hücrelerinde glikoz taşınmasının ana aracını oluşturduğunu ortaya çıkarmıştır. Ek olarak, galaktoz ve fruktoz taşınması, bu şekerlerden glukoneogenez yoluyla glukoz oluşumu ile ilişkili değildir.

Ek olarak, çeşitli fizyolojik işlevlerde düzenleyici bir rol oynadığı gösterilmiştir, çünkü glikoza olan düşük afinitesi, bu şekerin konsantrasyonlarının ne zaman yüksek olduğunu tespit etmesine izin verir.

Hücre homeostazının sürdürülmesinde GLUT2'nin rolü

Başta sinir hücreleri olmak üzere tüm hücrelerin enerji üretmesinde kritik bir işlevi yerine getirdiği için kandaki konsantrasyonunun 5 mmol / l değerine yakın tutulması gerekmektedir. Bu konsantrasyondaki varyasyonlar her zaman düzenleyici proteinler tarafından "glukoz saptama" mekanizmaları aracılığıyla izlenir.

Bu mekanizmalar, glikoz konsantrasyonundaki ani değişikliklere hızlı yanıt veren moleküler stratejilerden oluşur. Bu anlamda GLUT2'nin, fonksiyonları hiperglisemi ile aktive olan hücrelerin zarındaki ekspresyonu, ona düzenleyici bir rol verir.

Aslında, pankreas hücreleri tarafından insülin salgılanmasının, GLUT2 tarafından glukoz saptanmasıyla tetiklendiği gösterilmiştir.

Pankreas hücreleri tarafından insülin salgılanması, GLUT2 tarafından glikoz tespiti ile tetiklenir. Joshua J Reed, Wikimedia Commons'tan.

Ek olarak, beslenmenin otonomik sinir kontrolüne, termoregülasyona ve glikoz tespiti ile uyarılan pankreas hücrelerinin işleyişine aracılık eder.

Sinir hücrelerinde GLUT2 seviyeleri düştüğünde, glukagon sekresyonunu tetiklemek için pozitif bir sinyal üretirler. Glukagonun, glikojen depolarından karaciğer tarafından glikoz üretimini destekleyen bir hormon olduğunu hatırlamak.

Referanslar

1. Burcelin R, Thorens B. Ekstrapankreatik GLUT bağımlı glikoz sensörlerinin glukagon sekresyonunu kontrol ettiğine dair kanıt. Şeker hastalığı. 2001; 50 (6): 1282-1289.
2. Kellett GL, Brot-Laroche E, Mace OJ, Leturque A.Bağırsakta şeker emilimi: GLUT2'nin rolü. Annu Rev Nutr. 2008; 28: 35-54.
3. Lamy CM, Sanno H, Labouèbe G, Picard A, Magnan C, Chatton JY, Thorens B.Nukleus traktus solitarilerinin hipoglisemi ile aktive edilen GLUT2 nöronları, vagal aktiviteyi ve glukagon sekresyonunu uyarır. Cell Metab. 2014; 19 (3): 527-538.
4. Mueckler M, Thorens B. SLC2 (GLUT) membran taşıyıcılar ailesi. Mol Aspects Med. 2013; 34 (2-3): 121-38.
5. Tarussio D, Metref S, Seyer P, Mounien L, Vallois D, Magnan C, Foretz M, Thorens B. Sinir glikozu algılama, doğum sonrası β hücre proliferasyonunu ve glikoz homeostazını düzenler. J Clin Invest. 2014; 124 (1): 413-424.
6. B. Pankreas ve ekstra pankreas gluko saptamada GLUT2 (inceleme). Mol Membr Biol, 2001; 18 (4): 265-273.
7. Thorens B, Mueckler M. 21. Yüzyılda Glikoz taşıyıcıları. J Physiol Endocrinol Metab. 2010; 298 (2): E141-E145.
8. Thorens B. GLUT2, glikoz algılama ve glikoz homeostazı. Diyabetoloji. 2015; 58 (2): 221-232.