KEKENYANGAN: FUNGSI, PENGANGKUT GLUKOSA UTAMA - BIOLOGI - 2025

The GLUT adalah serangkaian jenis konveyor gerbang, di bertugas melaksanakan transportasi glukosa pasif ke dalam sitosol dari berbagai sel mamalia.

Namun, kebanyakan GLUT yang telah diidentifikasi hingga saat ini tidak spesifik untuk glukosa. Sebaliknya, mereka mampu mengangkut gula yang berbeda seperti manosa, galaktosa, fruktosa dan glukosamin, serta jenis molekul lain seperti urat dan mannositol.

Struktur khas dari transporter glukosa GLUT. Oleh A2-33, dari Wikimedia Commons.

Setidaknya 14 GLUT telah diidentifikasi hingga saat ini. Semuanya memiliki karakteristik struktural yang sama dan berbeda dalam distribusi jaringan dan dalam jenis molekul yang dibawanya. Oleh karena itu, setiap jenis tampaknya disesuaikan dengan kondisi fisiologis yang berbeda di mana ia memenuhi peran metabolik tertentu.

Mobilisasi glukosa di dalam sel

Sebagian besar sel hidup bergantung pada oksidasi parsial atau total glukosa untuk mendapatkan energi yang diperlukan untuk menjalankan proses vitalnya.

Masuknya molekul ini ke dalam sitosol sel, di mana ia dimetabolisme, bergantung pada bantuan protein transporter, karena ia besar dan cukup polar untuk dapat melintasi lapisan ganda lipid dengan sendirinya.

Dalam sel eukariotik, dua jenis transporter utama yang terlibat dalam mobilisasi gula ini telah diidentifikasi: pengangkut Na + / glukosa (SGLT) dan uniporter GLUT.

Yang pertama menggunakan mekanisme transpor aktif sekunder, di mana Na + cotransport menyediakan energi motif untuk menjalankan proses tersebut. Sementara yang terakhir melakukan gerakan pasif terfasilitasi, mekanisme yang tidak membutuhkan energi dan mendukung gradien konsentrasi gula.

Mekanisme transportasi yang digunakan oleh transporter GLUT hexose. Oleh Emma Dittmar - Karya sendiri, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

GLUT conveyor

GLUT transporter, untuk akronim dalam bahasa Inggris untuk "Glukosa Transporters", adalah sekelompok transporter tipe gerbang yang bertanggung jawab untuk melakukan transpor pasif glukosa dari media ekstraseluler ke sitosol.

Mereka termasuk dalam superfamili transporter difusi terfasilitasi (MSF), yang terdiri dari sejumlah besar transporter yang bertanggung jawab untuk melakukan transpor transmembran dari berbagai macam molekul organik kecil.

Meskipun namanya menunjukkan bahwa mereka hanya mengangkut glukosa, transporter ini memiliki kekhususan yang bervariasi untuk monosakarida yang berbeda dengan enam atom karbon. Oleh karena itu, lebih dari transporter glukosa, mereka adalah transporter heksosa.

Sampai saat ini, setidaknya 14 GLUT telah diidentifikasi dan lokasinya tampaknya spesifik jaringan pada mamalia. Artinya, setiap isoform diekspresikan dalam jaringan yang sangat khusus.

Di masing-masing jaringan ini, karakteristik kinetik transporter ini sangat bervariasi. Yang terakhir tampaknya menunjukkan bahwa masing-masing dirancang untuk merespons kebutuhan metabolisme yang berbeda.

Struktur

14 GLUT yang telah diidentifikasi hingga saat ini memiliki serangkaian karakteristik struktural yang sama.

Semuanya adalah protein membran multipass integral, yaitu, mereka melintasi lapisan ganda lipid beberapa kali melalui segmen transmembran yang kaya akan asam amino hidrofobik.

Urutan peptida transporter ini bervariasi antara 490-500 residu asam amino dan struktur kimianya tiga dimensi mirip dengan yang dilaporkan untuk semua anggota lain dari superfamili fasilitator utama (MSF).

Struktur ini dicirikan dengan menampilkan 12 segmen transmembran dalam konfigurasi α-helix dan domain ekstraseluler yang sangat terglikosilasi, yang bergantung pada jenis GLUT, dapat ditempatkan di loop ketiga atau kelima yang terbentuk.

Selain itu, amino dan termini karboksil dari protein berorientasi pada sitosol dan menunjukkan tingkat pseudosimetri tertentu. Cara ujung-ujung ini disusun secara spasial menimbulkan rongga terbuka yang merupakan tempat pengikatan glukosa atau monosakarida lain untuk diangkut.

Dalam pengertian ini, pembentukan pori di mana gula transit ke hilir dari situs pengikatan ditentukan oleh susunan pusat heliks 3, 5, 7 dan 11. Semua ini memiliki kepadatan tinggi residu kutub yang memfasilitasi pembentukan lingkungan hidrofilik internal pori.

Klasifikasi

GLUT telah diklasifikasikan ke dalam tiga kelas besar berdasarkan tingkat kemiripan urutan peptida, serta posisi domain terglikosilasi.

GLUTs milik kelas I dan II membatasi domain yang sangat terglikosilasi ke loop ekstraseluler pertama yang terletak di antara dua segmen transmembran pertama. Sedangkan di Kelas III dibatasi pada loop kesembilan.

Di masing-masing kelas ini, persentase homologi antara urutan peptida bervariasi antara 14 dan 63% di wilayah yang kurang dilestarikan dan antara 30 dan 79% di wilayah yang sangat terkonservasi.

Kelas I terdiri dari transporter GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 dan GLUT14. Kelas II untuk GLUT5, 7, 9 dan 11. Dan kelas III untuk GLUT6, 8, 10 dan 12 dan 13.

Penting untuk disebutkan bahwa masing-masing transporter ini memiliki lokasi, karakteristik kinetik, kekhususan substrat, dan fungsi yang berbeda.

Pengangkut glukosa utama dan fungsinya

GLUT1

Ini diekspresikan terutama dalam eritrosit, sel otak, plasenta dan ginjal. Meskipun fungsi utamanya adalah menyediakan sel-sel ini dengan kadar glukosa yang diperlukan untuk mendukung respirasi sel, ia bertanggung jawab untuk mengangkut karbohidrat lain seperti galaktosa, manosa, dan glukosamin.

GLUT2

Meskipun sangat spesifik untuk glukosa, GLUT2 memiliki afinitas yang lebih tinggi untuk glukosamin. Namun, ia juga mampu mengangkut fruktosa, galaktosa, dan manosa ke sitosol hati, pankreas dan sel ginjal dari epitel usus kecil.

GLUT3

Meskipun memiliki afinitas tinggi terhadap glukosa, GLUT3 juga mengikat dan mengangkut galaktosa, manosa, maltosa, xilosa, dan asam dehidroaskorbat dengan afinitas yang lebih rendah.

Ini diekspresikan terutama dalam sel embrio, sehingga mempertahankan pengangkutan gula ini secara terus menerus dari plasenta ke semua sel janin. Selain itu, telah terdeteksi di sel otot dan testis.

GLUT4

Ia memiliki afinitas tinggi untuk glukosa dan hanya diekspresikan dalam jaringan yang sensitif terhadap insulin. Oleh karena itu, ini terkait dengan transportasi glukosa yang dirangsang oleh hormon ini.

GLUT8

Ini mengangkut glukosa dan fruktosa ke bagian dalam hati, saraf, jantung, usus, dan sel-sel adiposa.

GLUT9

Selain mengangkut glukosa dan fruktosa, ia memiliki afinitas tinggi untuk urat, itulah sebabnya ia memediasi penyerapannya dalam sel ginjal. Namun, itu telah ditemukan diekspresikan dalam leukosit dan sel-sel usus kecil juga.

GLUT12

Di otot rangka, transporter ini dipindahkan ke membran plasma sebagai respons terhadap insulin, sehingga bertindak sebagai mekanisme respons terhadap hormon ini. Ekspresinya juga telah ditentukan di sel-sel prostat, plasenta, ginjal, otak, dan kelenjar susu.

GLUT13

Ini melakukan transportasi gabungan khusus dari myoinositol dan hidrogen. Dengan ini, ia berkontribusi untuk menurunkan pH cairan serebrospinal ke nilai mendekati 5,0 oleh sel-sel saraf yang membentuk otak kecil, hipotalamus, hipokampus, dan batang otak.

Referensi

1. Tinjauan Kritis Augustin R.. Keluarga protein fasilitator transpor glukosa: Bagaimanapun, ini bukan hanya tentang glukosa. IUBMB Life. 2010; 62 (5): 315-33.
2. Bell GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S. Biologi molekuler pengangkut glukosa mamalia. Perawatan Diabetes. 1990; 13 (3): 198-208.
3. Castrejón V, Carbó R, Martínez M. Mekanisme molekuler yang terlibat dalam transportasi glukosa. REB. 2007; 26 (2): 49-57.
4. Joost HG, Thorens B. Keluarga besar GLUT dari fasilitator transportasi gula / poliol: tata nama, karakteristik urutan, dan fungsi potensial dari anggota baru (ulasan). Mol Membr berbagai.2001; 18 (4): 247-56.
5. Kinnamon SC, Jari TE. Rasa untuk ATP: transmisi neurotransmisi di pengecap. Neurosci Sel Depan. 2013; 7: 264.
6. Scheepers A, Schmidt S, Manolescu A, Cheeseman CI, Bell A, Zahn C, Joost HG, Schürmann A.Karakterisasi gen SLC2A11 (GLUT11) manusia: penggunaan promotor alternatif, fungsi, ekspresi, dan distribusi subseluler dari tiga isoform, dan kurangnya ortolog tikus. Mol Membr berbagai.2005; 22 (4): 339-51.
7. Schürmann A. Wawasan tentang transporter heksosa "ganjil" GLUT3, GLUT5, dan GLUT7. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2008; 295 (2): E225-6.
8. Thorens B, pengangkut glukosa Mueckler M. Glukosa di abad ke-21. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2010; 298 (2): E141-145.
9. Yang H, Wang D, Engelstad K, Bagay L, Wei Y, Rotstein M, Aggarwal V, Levy B, Ma L, Chung WK, De Vivo DC. Sindrom defisiensi glut1 dan uji serapan glukosa eritrosit. Ann Neurol. 2011; 70 (6): 996-1005.