GLUT1: KARAKTERISTIK, STRUKTUR, FUNGSI - BIOLOGI - 2025

GLUT1 adalah protein transmembran yang bertanggung jawab untuk memfasilitasi transpor pasif glukosa melintasi membran plasma, dari ruang ekstraseluler ke dalam sel.

Selain glukosa, ia juga dapat memobilisasi enam gula karbon lainnya seperti galaktosa, glukosamin, dan manosa. Pada gilirannya, ini memungkinkan penyerapan dan pengangkutan vitamin C ke dalam sel-sel yang tidak dapat memproduksinya.

Struktur Kristal GLUT Transporter Glukosa1. Oleh A2-33, dari Wikimedia Commons.

Karena semua molekul yang diangkut oleh GLUT1 terlibat dalam jalur pembangkitan energi di dalam sel, ekspresi transporter ini memainkan peran metabolik yang sangat penting.

Faktanya, mutasi yang mengubah atau menghapus ekspresi GLUT1 fungsional mengakibatkan munculnya banyak penyakit yang terkait dengan perkembangan saraf yang lambat dan pertumbuhan otak yang terbatas.

Transpor glukosa dalam sel dan transporter GLUT1

Glukosa adalah karbon dan sumber energi yang disukai untuk sebagian besar sel yang menyusun pohon kehidupan. Karena tidak cukup kecil dan hidrofobik untuk melintasi membran sel dengan sendirinya, transpornya ke dalam sel membutuhkan bantuan protein transporter.

Dua mekanisme transporter-mediated spesifik telah diusulkan untuk gula ini. Salah satunya merespons sistem transpor pasif (difusi terfasilitasi) dan yang kedua merespons sistem transpor aktif.

Yang pertama tidak memerlukan energi untuk dijalankan dan terjadi melalui gradien konsentrasi, yaitu dari tempat dengan konsentrasi glukosa tinggi ke tempat di mana konsentrasinya lebih rendah.

Transpor glukosa aktif dilakukan oleh transporter yang memperoleh energi dari transpor ion natrium.

Sebaliknya, difusi glukosa yang difasilitasi (pasif) dilakukan oleh suatu keluarga transporter tipe gerbang yang disebut GLUT (untuk akronim dalam bahasa Inggris dari "Glukosa Transporters"), keluarga dimana GLUT1 berada. Ini mengikat glukosa di luar sel dan mengangkutnya ke sitosol. Setidaknya 5 di antaranya telah diidentifikasi dan distribusinya tampak berbeda di berbagai jaringan mamalia.

Fitur GLUT1

Mekanisme transportasi yang digunakan oleh transporter glukosa GLUT1. Oleh Emma Dittmar - Karya sendiri, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

GLUT1 adalah transporter glukosa uniporter, yaitu mampu melakukan pengangkutan glukosa hanya dalam satu arah, dari luar sel ke sitosol.

Itu milik superfamili transporter difusi terfasilitasi (MSF), yang didistribusikan secara luas di banyak organisme yang berbeda. Ini juga berpartisipasi dalam pengangkutan transmembran sejumlah besar molekul organik kecil.

Urutan peptida yang terdiri dari 492 asam amino sangat terkonservasi di berbagai organisme yang telah diidentifikasi, yang tidak sulit untuk dipercaya mengingat bahwa penggunaan glukosa untuk produksi energi merupakan pusat dari pohon metabolisme kehidupan.

Struktur GLUT 1

GLUT1 adalah protein membran multipass integral yang terdiri dari 492 residu asam amino. Jenis protein membran integral ini dicirikan dengan melintasi lapisan ganda lipid beberapa kali.

Struktur kimia tiga dimensi protein umumnya ditentukan melalui kristalografi sinar X. Yang terakhir adalah teknik yang banyak digunakan oleh ahli biokimia untuk merekonstruksi model struktural menggunakan kristal murni protein yang akan dipelajari.

Pada protein yang sangat terkonservasi seperti GLUT1, menentukan struktur protein dari satu organisme mungkin cukup. Karena alasan inilah para peneliti sejauh ini menentukan struktur kristal GLUT1 dari mutan E3229.

Seperti pada semua anggota keluarga fasilitator utama (MSF) lainnya, struktur GLUT1 diwakili oleh 12 heliks transmembran.

Selain itu, dalam GLUT1 E3229, amino dan termini karboksil dari peptida adalah pseudo-simetris dan berorientasi pada sitosol. Susunan ujung ini menciptakan kantong atau rongga yang terbuka di dalam sel dan yang merupakan tempat pengikatan glukosa.

Perubahan struktur GLUT1 menentukan pengangkutan glukosa ke dalam sel

Karena glukosa umumnya diangkut dari luar ke dalam sel, temuan bahwa tempat pengikatan gula ini berorientasi pada sitosol menimbulkan kebingungan.

Namun, kebingungan ini menemukan solusi dalam hasil penyelidikan biokimia yang menunjukkan bahwa perubahan terjadi dalam bentuk protein, yang memungkinkan situs pengikatan glukosa terbuka pertama di satu sisi membran dan kemudian di sisi lain.

Ini tidak berarti bahwa protein berputar melalui membran, tetapi pengikatan gula menyebabkan perubahan sedemikian rupa sehingga, seperti gerbang, memaparkan glukosa ke interior.

Fitur GLUT 1

Karena GLUT1 adalah transporter ekspresi konstitutif, yaitu, GLUT1 selalu diekspresikan di sebagian besar sel mamalia, fungsi yang dilakukannya sangat penting untuk sel-sel ini. Faktanya, ini diekspresikan di hampir semua jaringan janin karena pasokan energi yang tinggi diperlukan selama fase perkembangan untuk memastikan pertumbuhan.

Namun, ekspresinya menurun setelah lahir di beberapa jaringan seperti hati, di mana ekspresi isoform lain seperti GLUT4 sekarang meningkat.

Untuk eritrosit itu sangat penting, karena yang terakhir bergantung secara eksklusif pada glukosa untuk energi karena mereka kekurangan mitokondria. Namun, ia masih bertanggung jawab atas pengambilan glukosa untuk mendukung respirasi pada jenis sel lain.

Karena GLUT1 mencapai konsentrasi tinggi di sel endotel vaskular di banyak organ dan jaringan, salah satu fungsinya adalah membawa glukosa dari darah.

Pengangkutan heksosa lain seperti manosa, galaktosa dan glukosamin oleh GLUT1 tidak mempertanyakan hubungan langsungnya dengan metabolisme energi, karena ATP dapat dihasilkan dari semua heksosa ini.

Selain itu, penyerapan dan pengangkutan vitamin C ke dalam sel yang tidak mampu mensintesisnya juga telah menjadi salah satu fungsi yang dilaporkan untuk reseptor di mana-mana ini.

Referensi

1. Chen LY, Phelix CF. Gerbang ekstraseluler transpor glukosa melalui GLUT 1. Biochem Biophys Res Commun. 2019; 511 (3): 573-578.
2. Cunningham P, Naftalin RJ. aplikasi transportasi glukosa sensitif suhu menyimpang melalui mutan defisiensi transporter glukosa (GLUT1DS) T295M untuk akses alternatif dan model transportasi lokasi tetap. J Membr Berbagai.2013; 246 (6): 495-511.
3. Deng D, Xu C, Sun P, Wu J, Yan C, Hu M, Yan N. Struktur kristal GLUT1 transporter glukosa manusia. Alam. 2014; 510 (7503): 121-125.
4. Deng D, Yan N. Kristalisasi dan Penentuan Struktur Pengangkut Glukosa Manusia GLUT1 dan GLUT3. Metode Mol berbagai 2018; 1713: 15-29.
5. Fu X, Zhang G, Liu R, Wei J, Zhang-Negrerie D, Jian X, Gao Q. Studi Mekanistik Transportasi Glukosa Manusia yang Dimediasi oleh GLUT1. Model J Chem Inf. 2016; 56 (3): 517-526.
6. Mueckler M, Makepeace C. Analisis segmen transmembran 8 dari transporter glukosa GLUT1 dengan mutagenesis pemindaian sistein dan aksesibilitas sistein tersubstitusi. J berbagai Chem.2004; 279 (11): 10494-10499.
7. Philip L. Bab 13 - Transportasi Membran. The Membranes of Cells (Edisi Ketiga). 2016, hlm 335-378.
8. Simmons R. Transportasi Glukosa Sel dan Penanganan Glukosa Selama Perkembangan Janin dan Neonatal. Fisiologi Janin dan Neonatal (Edisi Kelima). 2017; 1 hlm 428-435.