GLUT4: ÖZELLIKLER, YAPI, FONKSIYONLAR - BIYOLOJI - 2025

GLUT4 , bu şekere yüksek afiniteye sahip 509 amino asitlik bir glikoz taşıyıcı proteindir. 12 transmembran alfa helikse sahip olmasıyla karakterize edilen büyük kolaylaştırıcılar üst ailesine (MSF) aittir. Bu ailenin tüm üyeleri gibi, glikozun konsantrasyon gradyanından aşağı taşınmasına aracılık eder.

Konumu, adipositler ve miyositler gibi insülin uyarımına duyarlı hücrelerle sınırlıdır. Bu anlamda GLUT4, kandaki hiperglisemi koşulları altında glikoz emiliminin birincil mekanizmasında rol alır.

GLUT4, İnsülin tarafından düzenlenen tek Glikoz taşıyıcısıdır. Meiquer tarafından, Wikimedia Commons'tan.

Hücre tarafından sentezlenen GLUT4'ün yaklaşık% 95'i veziküller içindeki sitozolde yerleşik olarak kalır. Bu veziküller plazma membranı ile birleşerek, insülin aracılı ekzositozun aktivasyonuna yanıt olarak buradaki reseptörü açığa çıkarır.

İskelet kası egzersizi, bu hücrelerin bu koşullar altında sahip olduğu yüksek enerji talebi göz önüne alındığında, bu taşıyıcının hücre zarına taşınmasını da destekleyebilir. Bununla birlikte, uzun süreli fiziksel aktivite sırasında sentezini uyaran sinyaller hala bilinmemektedir.

karakteristikleri

Yapısal ifade taşıyıcısı GLUT1 gibi, GLUT4 de glikoz için yüksek bir afiniteye sahiptir, bu da kandaki bu şekerin konsantrasyonu çok düşük değerlere ulaştığında bile glikoz bağlama yeteneğine dönüşür.

Bazal koşullar altında (GLUT1 ve GLUT3) glikozun taşınmasından sorumlu izoformların aksine, bu taşıyıcı embriyonik hücre zarında ifade edilmez.

Aksine, sadece yetişkin doku hücrelerinde, özellikle kalp, iskelet kası ve yağ dokusu gibi yüksek kahverengi yağ konsantrasyonları bakımından zengin periferik dokularda ifade edilir. Bununla birlikte, hipofiz bezi ve hipotalamus hücrelerinde de tespit edilmiştir.

Bu anlamda, insülin konsantrasyonlarındaki değişikliklere duyarlı hücrelerle sınırlı dağılımının, bu hormon tarafından düzenlenmiş ekspresyon sunması ile ilgili olduğunun altını çizmek önemlidir. Diğer araştırmalar, kas kasılmasının bu taşıyıcının ekspresyonu üzerinde düzenleyici bir etki yapabildiğini göstermiştir.

Öte yandan, hücre altı konum çalışmaları, GLUT2'nin sitozol ve zar arasında ikili bir konuma sahip olduğunu göstermiştir. En yüksek yüzdenin bulunduğu sitozolik bölmede, çeşitli bölmelerde bulunur: trans-golgi ağında, erken endozomda, klatrin ile kaplanmış veya kaplanmamış veziküller ve tubulo-veziküler sitoplazmik yapılar.

yapı

Bu heksozun (GLUT'lar) kolaylaştırılmış pasif taşınmasında yer alan glikoz taşıyıcılar ailesinin tüm üyeleri gibi, GLUT4 bir a-sarmal çok kütleli transmembran proteinidir.

Α-heliks konfigürasyonundaki 12 transmembran segmenti, GLUT 4'ün eksprese edildiği hücrelerin plazma membranlarını ve hücre altı bölmelerini (veziküller) geçer.

Helis 3, 5, 7 ve 11, monosakkaridin hücre dışı boşluktan sitozole geçişinin bir konsantrasyon gradyanı lehine meydana geldiği hidrofilik bir kanalın oluşumuna yol açmak için uzamsal olarak dağıtılmıştır.

Proteinin amino ve karboksil terminal uçları, büyük bir merkezi ilmek oluşumuyla sonuçlanan konformasyonel bir konfigürasyonda sitoplazmaya doğru yönlendirilir.

Her iki uçla sınırlandırılan alan, hem glikoz alımı ve bağlanmasında hem de insülin sinyallemesine yanıtta yer aldığından, proteinin işlevsel olarak önemli bir bölgesini temsil eder. Sitozolik veziküler bölmelerden, taşıyıcı olarak işlevini yerine getireceği plazma zarına yönlendirilmesine ek olarak.

GLUT4 ile glikoz taşınması nasıl gerçekleşir?

Bu heksozun (GLUT'lar) kolaylaştırılmış pasif taşınmasında yer alan glikoz taşıyıcılar ailesinin tüm üyeleri gibi, GLUT4, a-heliks içinde çok geçişli bir transmembran proteindir.

Şekerin bağlanmasıyla indüklenen yapının bir deformasyonu, bağlanma bölgesini zarın dış kalıbından salındığı sitozole hareket ettirir. Bu gerçekleştiğinde, taşıyıcı ilk konformasyonunu tekrar elde eder ve böylece bölgeyi membranın dışındaki glikoza maruz bırakır.

Özellikleri

GLUT4 tipi glikoz taşıyıcı protein, bu hormona duyarlı dokulardaki hücrelerde insülin salgısının artmasıyla oluşan uyarana yanıt olarak hücre dışı ortamdan sitozole glikoz mobilizasyonunu gerçekleştirmekten sorumludur. iskelet kası ve yağ dokusunu birleştirirler.

Bunu daha iyi anlamak için, insülinin, kandaki yüksek glikoz konsantrasyonlarına yanıt olarak pankreasın β hücreleri tarafından salınan ve glikojen sentezinin yanı sıra hücreler tarafından emilimini destekleyen fizyolojik mekanizmaları harekete geçiren bir hormon olduğunu hatırlamak önemlidir.

GLUT4'ün bu hormona duyarlılığı göz önüne alındığında, glikoz emiliminin birincil düzenleyici mekanizmasının kahramanı olarak hareket eder. Monosakkarit konsantrasyonları çok yüksek değerlere ulaştığında kandan glikozun hızlı mobilizasyonunda anahtar rol oynar. İkincisi, hücre homeostazını sürdürmek için gereklidir.

Glikozun bu hızlı emilimi, bu taşıyıcının bu şeker için sahip olduğu yüksek afinite nedeniyle mümkün olmuştur. Diğer bir deyişle, onu düşük konsantrasyonlarda bile tespit edebilir, hızlıca bağlayabilir veya yakalayabilir.

Öte yandan, düşük konsantrasyonlarda glikoz tespit etme yeteneği, yüksek enerji ihtiyacı olan bir aktivite olan egzersiz sırasında iskelet kası zarlarında GLUT4 ekspresyonunun önemini açıklamaktadır.

GLUT4 veziküllerinin sitozolden membrana mobilizasyonu

GLUT4 içeren veziküllerin membrana mobilizasyon mekanizması. Wikimedia Commons'tan CNX OpenStax tarafından.

İnsülin uyarımının yokluğunda, GLUT4'ün yaklaşık% 95'i, trans Golgi ağından veziküller içindeki sitoplazmaya dahil edilir.

Glikoz konsantrasyonları fizyolojik değeri çok aştığında, insülin pankreastan salgılanmasına yol açan bir sinyal silsilesi tetiklenir.

Serbest bırakılan insülin artık miyositlerin ve adipositlerin zarında bulunan insülin reseptörüne bağlanabilir ve ekzositozun aktivasyonunu tetiklemek için gerekli sinyalleri gönderebilir. Sonuncusu, GLUT4 taşıyan veziküllerin plazma membranı ile füzyonuyla sonuçlanır.

Bu füzyon, bu hücrelerin zarındaki taşıyıcı konsantrasyonunu geçici olarak artırır. Yani, kan glukoz seviyeleri taban çizgisine düştüğünde, uyaran kaybolur ve taşıyıcı, endositoz aktivasyonu ile geri dönüştürülür.

Referanslar

1. Bryant NJ, Govers R, James DE. Glikoz taşıyıcı GLUT4'ün düzenli taşınması. Nat Rev Mol Cell Biol, 2002; 3 (4): 267-277.
2. Henriksen EJ. Davetli inceleme: Akut egzersiz ve egzersiz eğitiminin insülin direnci üzerindeki etkileri. J Appl Physiol (1985). 2002; 93 (2): 788-96.
3. Huang S, Çek Milletvekili. GLUT4 glikoz taşıyıcısı. Cell Metab. 2007; 5 (4): 237-252.
4. Kraniou Y, Cameron-Smith D, Misso M, Collier G, Hargreaves M. Egzersizin insan iskelet kasında GLUT4 ve glikojen gen ekspresyonu üzerindeki etkileri. J Appl Physiol (1985). 2000; 88 (2): 794-6.
5. Pessin JE, Thurmond DC, Elmendorf JS, Coker KJ, Okada S. İnsülin ile uyarılan GLUT4 vezikül trafiğinin moleküler temeli. Biol Chem. 1999; 274 (5): 2593-2596.
6. Schulingkamp RJ, Pagano TC, Hung D, Raffa RB. Beyindeki İnsülin Reseptörleri ve İnsülin Eylemi: Gözden Geçirme ve Klinik Çıkarımlar. Nörobilim ve Biyodavranışsal İncelemeler. 2000; 855-872.
7. Wood IS, Trayhurn P. Glikoz taşıyıcı (GLUT ve SGLT): genişletilmiş şeker taşıma protein aileleri. Br J Nutr. 2003; 89 (1): 3-9. Zhao FQ, Keating AF. Glikoz taşıyıcılarının fonksiyonel özellikleri ve genomikleri. Curr Genomics. 2007; 8 (2): 113-28.