GLUT1: ÖZELLIKLER, YAPI, FONKSIYONLAR - BIYOLOJI - 2025

GLUT1 , glikozun hücre dışı boşluktan hücreye pasif taşınmasını kolaylaştırmaktan sorumlu bir transmembran proteindir.

Glikoza ek olarak, galaktoz, glukozamin ve mannoz gibi diğer altı karbon şekerini de harekete geçirebildiği gösterilmiştir. Buna karşılık, C vitamininin onu üretemeyen hücrelere alınmasına ve taşınmasına izin verir.

Glikoz Transporter GLUT1'in Kristal Yapısı. A2-33, Wikimedia Commons'tan.

GLUT1 tarafından taşınan tüm moleküller, hücredeki enerji üretim yollarında yer aldığından, bu taşıyıcının ekspresyonu çok önemli bir metabolik rol oynar.

Aslında, fonksiyonel bir GLUT1'in ekspresyonunu değiştiren veya ortadan kaldıran mutasyonlar, yavaş nörolojik gelişim ve sınırlı beyin büyümesi ile bağlantılı çok sayıda hastalığın ortaya çıkmasına neden olur.

Hücrelerde ve GLUT1 taşıyıcılarında glikoz taşınması

Glikoz, hayat ağacını oluşturan hücrelerin çoğu için tercih edilen karbon ve enerji kaynağıdır. Yeterince küçük ve kendi başına hücre zarlarını geçecek kadar hidrofobik olmadığından, hücreye taşınması taşıyıcı proteinlerin yardımını gerektirir.

Bu şeker için iki spesifik taşıyıcı aracılı taşıma mekanizması önerilmiştir. Bunlardan biri pasif bir taşıma sistemine (kolaylaştırılmış difüzyon), ikincisi ise aktif bir taşıma sistemine yanıt verir.

Birincisi, enerjinin gerçekleştirilmesini gerektirmez ve bir konsantrasyon gradyanı yoluyla, yani yüksek glikoz konsantrasyonu olan bir yerden konsantrasyonun düşük olduğu bir yere kadar meydana gelir.

Aktif glikoz taşınması, sodyum iyonunun birlikte taşınmasından enerji elde eden taşıyıcılar tarafından gerçekleştirilir.

Aksine, glikozun kolaylaştırılmış (pasif) difüzyonu, GLUT1'in ait olduğu aile olan GLUT (İngilizcede "Glukoz Taşıyıcılarının" kısaltması için) adı verilen kapı tipi taşıyıcılar ailesi tarafından gerçekleştirilir. Bunlar, hücrenin dışındaki glikozu bağlar ve onu sitozole taşır. Bunlardan en az 5 tanesi tanımlanmıştır ve farklı memeli dokularında dağılımları farklı görünmektedir.

GLUT1 Özellikleri

Glikoz taşıyıcı GLUT1 tarafından kullanılan taşıma mekanizması. Emma Dittmar - Kendi çalışması, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

GLUT1 tek yönlü bir glikoz taşıyıcısıdır, yani glikozun hücrenin dışından sitozole taşınmasını sadece bir yönde gerçekleştirebilir.

Birçok farklı organizmada yaygın olarak bulunan kolaylaştırılmış difüzyon taşıyıcı (MSF) süper ailesine aittir. Aynı zamanda çok sayıda küçük organik molekülün transmembran taşınmasına da katılır.

492 amino asitlik peptit sekansı, tanımlandığı farklı organizmalarda yüksek oranda korunmuştur, enerji üretimi için glikoz kullanımının metabolik hayat ağacının merkezini oluşturduğuna inanmak zor değildir.

GLUT 1 yapısı

GLUT1, 492 amino asit kalıntısından oluşan entegre bir çok geçişli membran proteinidir. Bu tip yekpare zar proteini, lipid çift tabakasını birçok kez geçerek karakterize edilir.

Proteinlerin üç boyutlu kimyasal yapısı genellikle X-ışını kristalografisi ile belirlenir.İkincisi, biyokimyacılar tarafından incelenecek proteinin saf kristallerini kullanarak yapısal bir modeli yeniden oluşturmak için yaygın olarak kullanılan bir tekniktir.

GLUT1 gibi yüksek oranda korunmuş proteinlerde, tek bir organizmanın protein yapısını belirlemek yeterli olabilir. Bu nedenle araştırmacılar şimdiye kadar E3229 mutantının GLUT1 kristal yapısını belirlediler.

Ana kolaylaştırıcı üst ailesinin (MSF) diğer tüm üyelerinde olduğu gibi, GLUT1'in yapısı 12 transmembran sarmal ile temsil edilir.

Ek olarak, GLUT1 E3229'da, peptidin amino ve karboksil uçları psödo-simetriktir ve sitozole yöneliktir. Bu uçların düzenlenmesi, hücre içinde açık olan ve glikoz için bağlanma yerini oluşturan bir cep veya boşluk yaratır.

GLUT1'in yapısındaki bir değişiklik, glikozun hücreye taşınmasını belirler

Glikoz genellikle dışarıdan hücrenin içine taşındığından, bu şeker için bağlanma yerinin sitozole doğru yöneldiğinin bulunması biraz karışıklık yaratır.

Bununla birlikte, bu karışıklık, proteinin şeklinde bir değişiklik meydana geldiğini ve glikoz bağlanma bölgesinin önce zarın bir tarafında ve sonra diğerinde açığa çıkmasını sağlayan biyokimyasal araştırmaların sonuçlarında bir çözüm bulur.

Bu, proteinin membranda döndüğü anlamına gelmez, daha ziyade şekerin bağlanmasının, bir kapı gibi glikozu iç kısma maruz bırakacak şekilde değişimi getirdiği anlamına gelir.

GLUT 1 Özellikleri

GLUT1 kurucu bir ifade taşıyıcı olduğundan, yani her zaman çoğu memeli hücresinde ifade edildiğinden, gerçekleştirdiği işlevler bu hücreler için hayati önem taşır. Aslında, fetüsün hemen hemen tüm dokularında ifade edilir, çünkü tam olarak gelişim aşamalarında büyümeyi sağlamak için yüksek bir enerji kaynağına ihtiyaç vardır.

Bununla birlikte, GLUT4 gibi diğer izoformların ekspresyonunun arttığı karaciğer gibi bazı dokularda doğumdan sonra ekspresyonu azalır.

Eritrositler için bu, mitokondriden yoksun oldukları için enerji için yalnızca glikoza bağlı olduğundan, temel bir öneme sahiptir. Bununla birlikte, diğer hücre tiplerinde solunumu desteklemek için glikoz alımından hala sorumludur.

GLUT1, birçok organ ve dokunun vasküler endotel hücrelerinde yüksek konsantrasyona ulaştığı için işlevlerinden biri de kandan glikoz taşımaktır.

GLUT1 tarafından mannoz, galaktoz ve glukozamin gibi diğer heksozların taşınması, ATP tüm bu heksozlardan üretilebildiğinden, enerji metabolizması ile doğrudan ilişkisini sorgulamaz.

Ayrıca, C vitamininin alınması ve sentezlenemeyen hücrelere taşınması da bu her yerde bulunan reseptör için bildirilen işlevlerden biri olmuştur.

Referanslar

1. Chen LY, Phelix CF. GLUT yoluyla glikoz taşınmasının hücre dışı geçitlenmesi 1. Biochem Biophys Res Commun. 2019; 511 (3): 573-578.
2. Cunningham P, Naftalin RJ. alternatif erişimli ve sabit alan taşıma modelleri için glikoz taşıyıcı eksikliği mutantı (GLUT1DS) T295M yoluyla anormal sıcaklığa duyarlı glikoz taşınmasının çoğaltılması. J Membr Biol.2013; 246 (6): 495-511.
3. Deng D, Xu C, Sun P, Wu J, Yan C, Hu M, Yan N.İnsan glikoz taşıyıcısı GLUT1'in kristal yapısı. Doğa. 2014; 510 (7503): 121-125.
4. Deng D, Yan N. İnsan Glikoz Taşıyıcılarının Kristalizasyonu ve Yapısal Belirlenmesi GLUT1 ve GLUT3. Yöntemler Mol Biol.2018; 1713: 15-29.
5. Fu X, Zhang G, Liu R, Wei J, Zhang-Negrerie D, Jian X, Gao Q. GLUT1 Aracılığıyla İnsan Glikoz Nakilinin Mekanik Çalışması. J Chem Inf Modeli. 2016; 56 (3): 517-526.
6. Mueckler M, Makepeace C. GLUT1 glikoz taşıyıcısının transmembran segmenti 8'in sistein tarama mutagenezi ve ikame edilmiş sistein erişilebilirliği ile analizi. J Biol Chem. 2004; 279 (11): 10494-10499.
7. Philip L. Bölüm 13 - Membran Taşınması. Hücrelerin Membranları (Üçüncü Baskı). 2016, s. 335-378.
8. Simmons R. Fetal ve Neonatal Gelişim Sırasında Hücre Glikoz Nakil ve Glikoz Kullanımı. Fetal ve Yenidoğan Fizyolojisi (Beşinci Baskı). 2017; 1 s. 428-435.