GLUT adalah serangkaian jenis konveyor gerbang, di bertugas melaksanakan transportasi glukosa pasif ke dalam sitosol dari berbagai sel mamalia.
Namun, sebagian besar GLUT yang telah diidentifikasi hingga saat ini tidak spesifik untuk glukosa. Sebaliknya, mereka mampu mengangkut gula yang berbeda seperti mannose, galaktosa, fruktosa dan glukosamin, serta jenis molekul lain seperti urat dan mannositol.
Struktur khas transporter glukosa GLUT. Oleh A2-33 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], dari Wikimedia Commons.
Setidaknya 14 GLUT telah diidentifikasi hingga saat ini. Semuanya memiliki karakteristik struktural yang sama dan berbeda baik dalam distribusi jaringan maupun dalam jenis molekul yang dibawanya. Oleh karena itu, setiap jenis tampaknya disesuaikan dengan kondisi fisiologis yang berbeda di mana ia memenuhi peran metabolisme tertentu.
Indeks artikel
Mobilisasi glukosa di dalam sel
Sebagian besar sel hidup bergantung pada oksidasi glukosa parsial atau total untuk memperoleh energi yang diperlukan untuk menjalankan proses vitalnya.
Masuknya molekul ini ke dalam sitosol sel, di mana ia dimetabolisme, tergantung pada bantuan protein pengangkut, karena molekul ini cukup besar dan polar untuk dapat melintasi lapisan ganda lipid dengan sendirinya.
Dalam sel eukariotik, dua jenis transporter utama yang terlibat dalam mobilisasi gula ini telah diidentifikasi: kotransporter Na + / glukosa (SGLT) dan uniporter GLUT.
Yang pertama menggunakan mekanisme transpor aktif sekunder, di mana kotranspor Na + menyediakan energi penggerak untuk melakukan proses tersebut. Sementara, yang terakhir melakukan gerakan pasif yang difasilitasi, suatu mekanisme yang tidak memerlukan energi dan mendukung gradien konsentrasi gula.
Mekanisme transpor yang digunakan oleh pengangkut heksosa GLUT. Oleh Emma Dittmar – Karya sendiri, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780
konveyor GLUT
Transporter GLUT, akronim dalam bahasa Inggris untuk “Glukosa Transporter”, adalah sekelompok transporter tipe gerbang yang bertanggung jawab untuk melakukan transpor pasif glukosa dari media ekstraseluler ke sitosol.
Mereka termasuk dalam superfamili besar pengangkut difusi terfasilitasi (MSF), terdiri dari sejumlah besar pengangkut yang bertanggung jawab untuk melakukan transpor transmembran dari berbagai macam molekul organik kecil.
Meskipun namanya tampaknya menunjukkan bahwa mereka hanya mengangkut glukosa, pengangkut ini memiliki kekhususan yang bervariasi untuk monosakarida yang berbeda dari enam atom karbon. Oleh karena itu, lebih dari pengangkut glukosa, mereka adalah pengangkut 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 dari transporter ini sangat bervariasi. Yang terakhir tampaknya menunjukkan bahwa masing-masing dirancang untuk menanggapi kebutuhan metabolisme yang berbeda.
Struktur
Ke-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 dari pengangkut ini bervariasi antara 490-500 residu asam amino dan struktur kimia tiga dimensinya mirip dengan yang dilaporkan untuk semua anggota superfamili fasilitator utama (MSF).
Struktur ini dicirikan dengan menghadirkan 12 segmen transmembran dalam konfigurasi -helix dan domain ekstraseluler yang sangat terglikosilasi yang, tergantung pada jenis GLUT, mungkin terletak di loop ketiga atau kelima yang terbentuk.
Selain itu, amino dan karboksil termini dari protein berorientasi ke sitosol dan menunjukkan tingkat pseudosimetri tertentu. Cara ujung-ujung ini diatur secara spasial menimbulkan rongga terbuka yang merupakan tempat pengikatan glukosa atau monosakarida lain yang akan diangkut.
Dalam pengertian ini, pembentukan pori melalui mana gula transit hilir dari situs pengikatan ditentukan oleh susunan pusat dari heliks 3, 5, 7 dan 11. Semua ini hadir di salah satu wajah mereka kepadatan tinggi residu polar yang memfasilitasi pembentukan lingkungan hidrofilik internal pori.
Klasifikasi
GLUT telah diklasifikasikan menjadi tiga kelas besar berdasarkan tingkat kesamaan urutan peptida, serta posisi domain glikosilasi.
GLUT 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 putaran kesembilan.
Di masing-masing kelas ini, persentase homologi antara sekuens peptida bervariasi antara 14 dan 63% di daerah yang kurang terkonservasi dan antara 30 dan 79% di daerah 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 dan fungsi glukosa utama
GLUT1
Hal ini diekspresikan terutama dalam eritrosit, sel-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, mannosa, dan glukosamin.
GLUT2
Meskipun sangat spesifik untuk glukosa, GLUT2 menunjukkan afinitas yang lebih tinggi untuk glukosamin. Namun, juga mampu mengangkut fruktosa, galaktosa dan manosa ke sitosol sel hati, pankreas dan 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 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
Ini memiliki afinitas tinggi untuk glukosa dan hanya diekspresikan dalam jaringan sensitif 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 adiposa.
GLUT9
Selain mengangkut glukosa dan fruktosa, ia memiliki afinitas tinggi untuk urat, itulah sebabnya ia memediasi penyerapannya di sel ginjal. Namun, telah ditemukan diekspresikan dalam leukosit dan sel-sel usus kecil juga.
GLUT12
Pada otot rangka, transporter ini ditranslokasikan ke membran plasma sebagai respons terhadap insulin, sehingga bertindak sebagai mekanisme respons terhadap hormon ini. Ekspresinya juga telah ditentukan dalam sel-sel prostat, plasenta, ginjal, otak dan kelenjar susu.
GLUT13
Ini melakukan transportasi gabungan spesifik 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
- Augustin R. Tinjauan Kritis. Keluarga protein fasilitator transportasi glukosa: Bagaimanapun, ini bukan hanya tentang glukosa. Hidup IUBMB. 2010; 62 (5): 315-33.
- 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.
- Castrejón V, Carbó R, Martínez M. Mekanisme molekuler yang terlibat dalam transportasi glukosa. REB. 2007; 26 (2): 49-57.
- Joost HG, Thorens B. Keluarga GLUT yang diperluas dari fasilitator transportasi gula / poliol: tata nama, karakteristik urutan, dan fungsi potensial dari anggota barunya (ulasan). Mol Membr Biol.2001;18 (4): 247-56.
- Kinnamon SC, Jari TE. Rasa untuk ATP: neurotransmisi di kuncup pengecap. Neurosci Sel Depan. 2013; 7: 264.
- 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 Anggota Biol.2005; 22 (4): 339-51.
- Schürmann A. Wawasan tentang pengangkut heksosa “aneh” GLUT3, GLUT5, dan GLUT7. Am J Fisiol Endokrinol Metab. 2008; 295 (2): E225-6.
- Thorens B, Mueckler M. Pengangkut glukosa di abad ke-21. Am J Fisiol Endokrinol Metab. 2010; 298 (2): E141-145.
- 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.
