GLUT 2: KARAKTERISTIK, STRUKTUR, FUNGSI - BIOLOGI - 2025

GLUT2 adalah transporter glukosa berafinitas rendah yang diekspresikan dalam membran sel pankreas, hati, ginjal, dan usus serta astrosit dan tanisit. Selain memediasi transpor glukosa, ia juga terlibat dalam transpor fruktosa, galaktosa, dan glukosamin; jadi lebih dari transporter glukosa itu adalah transporter heksosa.

Fakta bahwa ia memiliki afinitas rendah terhadap glukosa memungkinkannya bertindak sebagai protein penginderaan untuk kadar glukosa dalam darah. Oleh karena itu, ia berpartisipasi dalam pengendalian regulasi dari banyak kejadian fisiologis yang merespon fluktuasi konsentrasi glukosa dalam darah.

Transporter glukosa difusi terfasilitasi tipe 2 (GLUT2) mengubah konformasi dengan memobilisasi situs pengikatan glukosa dari sisi luar ke sisi dalam membran (protein transporter). Oleh LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], dari Wikimedia Commons.

Di antara banyak proses yang mengaturnya, berikut ini yang menonjol: 1) pelepasan insulin oleh sel pankreas yang dirangsang oleh konsentrasi glukosa yang tinggi; 2) sekresi glukagon oleh hepatosit untuk produksi glukosa pada hipoglikemia.

Transpor glukosa yang difasilitasi ke dalam sel

Kira-kira 75% glukosa yang memasuki sel untuk bahan bakar jalur metabolisme untuk produksi energi melakukannya melalui mekanisme transpor pasif yang difasilitasi oleh protein membran integral yang disebut transporter.

Mekanisme transpor ini secara luas dikenal sebagai difusi terfasilitasi. Ini tidak memerlukan kontribusi energi untuk dilakukan dan diberikan untuk gradien konsentrasi. Yaitu, dari area dengan konsentrasi tinggi hingga konsentrasi rendah.

Setidaknya 14 isoform pengangkut difusi yang difasilitasi glukosa, termasuk GLUT2, telah diidentifikasi hingga saat ini. Semuanya termasuk dalam superfamili fasilitator utama (MSF) dan, berdasarkan konsensus, disebut GLUT (untuk akronim dalam bahasa Inggris "Glukosa Transporters").

GLUT berbeda yang telah dikarakterisasi hingga saat ini dikodekan oleh gen SLC2A dan menunjukkan perbedaan yang mencolok dalam urutan asam amino, preferensi untuk substrat yang mereka bawa, dan distribusi seluler dan jaringan.

Fitur GLUT2

GLUT2 memobilisasi glukosa melalui mekanisme transpor dalam satu arah (uniport). Fungsi ini juga dilakukan oleh GLUT1, pengangkut glukosa paling melimpah di hampir semua sel mamalia.

Namun, tidak seperti ini, ia memiliki afinitas yang sangat rendah terhadap glukosa, yang berarti ia hanya mampu mengangkutnya ketika konsentrasi gula ini cenderung mencapai nilai yang sangat tinggi di lingkungan ekstraseluler.

Meskipun memiliki afinitas rendah terhadap glukosa, ia memiliki kapasitas transpor yang tinggi, yang menyiratkan bahwa ia dapat mengangkut sejumlah besar heksosa ini dengan kecepatan tinggi. Kedua karakteristik ini tampaknya terkait dengan peran transporter ini dalam menanggapi perubahan halus konsentrasi glukosa.

Studi karakterisasi molekuler transporter ini telah menunjukkan bahwa ia tidak memiliki kekhususan yang unik untuk glukosa. Sebaliknya, ia mampu memediasi transpor pasif fruktosa, galaktosa, manosa, dan glukosamin. Menunjukkan afinitas rendah untuk tiga pertama dan afinitas tinggi untuk glukosamin.

Karena semua molekul ini adalah gula dengan enam atom karbon, ia dapat dianggap sebagai transporter heksosa daripada transporter glukosa.

Struktur GLUT2

GLUT2 memiliki urutan peptida 55% identik dengan transporter afinitas tinggi untuk glukosa GLUT1.

Namun, meskipun persentase kemiripan yang rendah antara urutan kedua transporter, studi yang dilakukan oleh kristalografi sinar-X telah menunjukkan bahwa mereka menyajikan struktur yang serupa.

Struktur ini sesuai dengan struktur protein transmembran multipass di α-helix. Artinya, ia melintasi membran beberapa kali melalui segmen transmembran yang memiliki konfigurasi α-helix.

Seperti pada semua anggota keluarga super fasilitator utama (MSF), yang memilikinya, 12 segmen heliks melintasi membran. Enam di antaranya mengatur ulang diri secara spasial untuk membentuk pori hidrofilik tempat gula dimobilisasi.

Perlu dicatat bahwa situs pengikatan heksosa ditentukan oleh orientasi dan pseudopsimetri yang ditunjukkan oleh ujung terminal karboksil dan amino dari protein. Keduanya terbuka pada sisi membran yang sama menghasilkan rongga di mana susunan enam atom gula dikenali, memfasilitasi penyatuan mereka.

Perubahan struktur transporter terkait dengan mekanisme yang digunakan untuk mengangkut gula dari satu sisi membran ke sisi lain. Deformasi struktural ini memungkinkan untuk memobilisasi situs pengikatan menuju sisi sitoplasma, di mana pelepasan molekul yang telah diangkut terjadi dengan cepat.

Fitur GLUT2

Selain memediasi sekuestrasi glukosa, manosa, galaktosa, dan glukosamin di dalam sel, berbagai fungsi fisiologis telah dikaitkan dengan ekspresi transporter ini dalam berbagai jenis sel.

Banyak dari fungsi ini telah ditentukan dengan menggunakan teknik penekanan gen. Yang terakhir terdiri dari mencegah ekspresi gen yang fungsinya untuk dipelajari dalam sel jaringan tertentu atau organisme lengkap.

Dalam hal ini, pemblokiran ekspresi GLUT2 pada tikus telah mengungkapkan bahwa protein ini merupakan alat utama transportasi glukosa di sel ginjal dan hati. Selain itu, pengangkutan galaktosa dan fruktosa tidak terkait dengan pembentukan glukosa dari gula ini melalui glukoneogenesis.

Selain itu, telah ditunjukkan bahwa ia memiliki peran pengaturan dalam berbagai fungsi fisiologis, karena afinitasnya yang rendah terhadap glukosa memungkinkannya mendeteksi ketika konsentrasi gula ini tinggi.

Peran GLUT2 dalam pemeliharaan homeostasis sel

Karena memenuhi fungsi penting dalam pembangkitan energi oleh semua sel, terutama sel saraf, konsentrasinya dalam darah harus dijaga agar mendekati nilai 5mmol / l. Variasi konsentrasi ini selalu dipantau oleh protein pengatur melalui mekanisme "deteksi glukosa".

Mekanisme ini terdiri dari strategi molekuler yang memungkinkan respons cepat terhadap variasi tiba-tiba dalam konsentrasi glukosa. Dalam pengertian ini, ekspresi GLUT2 dalam membran sel yang fungsinya diaktivasi oleh hiperglikemia memberinya peran pengaturan.

Faktanya, sekresi insulin oleh sel pankreas dipicu oleh deteksi glukosa oleh GLUT2.

Sekresi insulin oleh sel pankreas dipicu oleh deteksi glukosa oleh GLUT2. Oleh Joshua J Reed, dari Wikimedia Commons.

Selain itu, ini memediasi kontrol saraf otonom dari makan, termoregulasi dan fungsi sel pankreas yang dirangsang oleh deteksi glukosa.

Ketika kadar GLUT2 menurun dalam sel saraf, mereka menghasilkan sinyal positif untuk memicu sekresi glukagon. Mengingat bahwa glukagon adalah hormon yang meningkatkan produksi glukosa oleh hati dari simpanan glikogen.

Referensi

1. Burcelin R, Thorens B. Bukti bahwa sensor glukosa bergantung GLUT ekstrapankreas mengontrol sekresi glukagon. Diabetes. 2001; 50 (6): 1282-1289.
2. Kellett GL, Brot-Laroche E, Mace OJ, Leturque A. Penyerapan gula di usus: peran GLUT2. Annu Rev Nutr. 2008; 28: 35-54.
3. Lamy CM, Sanno H, Labouèbe G, Picard A, Magnan C, Chatton JY, Thorens B. Neuron GLUT2 yang diaktivasi hipoglikemia dari soliter traktus nukleus merangsang aktivitas vagal dan sekresi glukagon. Metab Sel. 2014; 19 (3): 527-538.
4. Mueckler M, Thorens B. Keluarga transporter membran SLC2 (GLUT). 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. Penginderaan glukosa saraf mengatur proliferasi sel β pascanatal dan homeostasis glukosa. J Clin Investasikan. 2014; 124 (1): 413-424.
6. B. GLUT2 dalam deteksi gluko pankreas dan ekstra pankreas (tinjauan). Mol Membr berbagai 2001; 18 (4): 265-273.
7. Thorens B, pengangkut glukosa Mueckler M. Glukosa di abad ke-21. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2010; 298 (2): E141-E145.
8. Thorens B. GLUT2, penginderaan glukosa dan homeostasis glukosa. Diabetologi. 2015; 58 (2): 221-232.