GLUT1 adalah protein transmembran yang bertanggung jawab untuk memfasilitasi transpor pasif glukosa melintasi membran plasma, dari ruang ekstraseluler ke dalam sel.
Selain glukosa, telah ditunjukkan bahwa ia juga dapat memobilisasi enam gula karbon lainnya seperti galaktosa, glukosamin, dan manosa. Pada gilirannya, memungkinkan penyerapan dan pengangkutan vitamin C ke dalam sel-sel yang tidak dapat memproduksinya.
Struktur Kristal GLUT1 Transporter Glukosa. Oleh A2-33 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], dari Wikimedia Commons.
Karena semua molekul yang diangkut oleh GLUT1 terlibat dalam jalur pembangkitan energi di dalam sel, ekspresi dari pengangkut ini memainkan peran metabolisme yang sangat penting.
Faktanya, mutasi yang mengubah atau menghapus ekspresi GLUT1 fungsional mengakibatkan munculnya banyak penyakit yang terkait dengan perkembangan neurologis yang lambat dan pertumbuhan otak yang terbatas .
Indeks artikel
Transport glukosa dalam sel dan transporter GLUT1
Glukosa adalah sumber karbon dan energi yang disukai untuk sebagian besar sel yang membentuk pohon kehidupan. Karena tidak cukup kecil dan hidrofobik untuk melintasi membran sel dengan sendirinya, pengangkutannya ke dalam sel membutuhkan bantuan protein pengangkut.
Dua mekanisme transpor yang dimediasi transporter spesifik telah diusulkan untuk gula ini. Salah satunya merespon sistem transpor pasif (difusi terfasilitasi) dan yang kedua merespon sistem transpor aktif.
Yang pertama tidak memerlukan energi untuk dilakukan dan terjadi melalui gradien konsentrasi, yaitu dari tempat konsentrasi glukosa tinggi ke tempat konsentrasi lebih rendah.
Transpor glukosa aktif dilakukan oleh transporter yang memperoleh energi dari co-transport ion natrium.
Sebaliknya, difusi glukosa (pasif) yang difasilitasi dilakukan oleh keluarga pengangkut tipe gerbang yang disebut GLUT (untuk akronim dalam bahasa Inggris dari ” Glucose Transporters”) , keluarga yang GLUT1 milik. Ini mengikat glukosa di luar sel dan mengangkutnya ke sitosol. Setidaknya 5 dari mereka telah diidentifikasi dan distribusinya tampak berbeda di jaringan mamalia yang berbeda.
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 merupakan pengangkut 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 transpor transmembran sejumlah besar molekul organik kecil.
Urutan peptidanya dari 492 asam amino sangat terkonservasi dalam organisme yang berbeda di mana ia telah diidentifikasi, yang tidak sulit untuk dipercaya mengingat bahwa penggunaan glukosa untuk memperoleh 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 ditandai 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 caral struktural menggunakan kristal murni protein yang akan dipelajari.
Dalam protein yang sangat terkonservasi seperti GLUT1, menentukan struktur protein dari satu organisme mungkin sudah cukup. Karena alasan inilah para peneliti sejauh ini telah menentukan struktur kristal GLUT1 dari mutan E3229.
Seperti di semua anggota superfamili fasilitator utama (MSF), struktur GLUT1 diwakili oleh 12 heliks transmembran.
Selain itu, dalam GLUT1 E3229, ujung terminal amino dan karboksil dari peptida adalah pseudo-simetris dan berorientasi ke sitosol. Susunan ujung-ujung ini menciptakan kantong atau rongga yang terbuka di dalam sel dan 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 ke sitosol menimbulkan kebingungan.
Namun, kebingungan ini menemukan solusi dalam hasil penyelidikan biokimia yang menunjukkan bahwa terjadi perubahan bentuk protein, yang memungkinkan situs pengikatan glukosa terekspos 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 bagian dalam.
Fitur GLUT 1
Karena GLUT1 adalah pengangkut ekspresi konstitutif, yaitu selalu diekspresikan di sebagian besar sel mamalia, fungsi yang dilakukannya sangat penting untuk sel-sel ini. Faktanya, ia diekspresikan di hampir semua jaringan janin justru 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 tidak memiliki mitokondria. Namun, masih bertanggung jawab untuk penyerapan glukosa untuk mempertahankan respirasi pada jenis sel lain.
Karena GLUT1 mencapai konsentrasi tinggi dalam sel-sel endotel vaskular dari banyak organ dan jaringan, salah satu fungsinya adalah untuk membawa glukosa dari darah.
Pengangkutan heksosa lain seperti mannosa, galaktosa dan glukosamin oleh GLUT1 tidak mempertanyakan hubungan langsungnya dengan metabolisme energi, karena ATP dapat dihasilkan dari semua heksosa ini.
Lebih lanjut, pengambilan dan pengangkutan vitamin C ke dalam sel yang tidak dapat mensintesisnya juga merupakan salah satu fungsi yang dilaporkan untuk reseptor yang ada di mana-mana ini.
Referensi
- Chen LY, Phelix CF. Jalur ekstraseluler transpor glukosa melalui GLUT 1. Biochem Biophys Res Commun. 2019; 511 (3): 573-578.
- Cunningham P, Naftalin RJ. implikasi transpor glukosa sensitif suhu yang menyimpang melalui mutan defisiensi transporter glukosa (GLUT1DS) T295M untuk caral transportasi akses alternatif dan lokasi tetap . Biodata Anggota J.2013; 246 (6): 495-511.
- Deng D, Xu C, Sun P, Wu J, Yan C, Hu M, Yan N. Struktur kristal dari transporter glukosa manusia GLUT1. Alam. 2014; 510 (7503): 121-125.
- Deng D, Yan N. Kristalisasi dan Penentuan Struktural Transporter Glukosa Manusia GLUT1 dan GLUT3. Metode Mol Biol.2018; 1713: 15-29.
- Fu X, Zhang G, Liu R, Wei J, Zhang-Negrerie D, Jian X, Gao Q. Studi Mekanistik Transportasi Glukosa Manusia Dimediasi oleh GLUT1. J Chem Inf Model. 2016; 56 (3): 517-526.
- Mueckler M, Makepeace C. Analisis segmen transmembran 8 dari transporter glukosa GLUT1 dengan mutagenesis pemindaian sistein dan aksesibilitas sistein tersubstitusi. J Biol Kimia 2004; 279 (11): 10494-10499.
- Philip L. Bab 13 – Transportasi Membran. Membran Sel (Edisi Ketiga). 2016, hal 335-378.
- Simmons R. Transportasi Glukosa Sel dan Penanganan Glukosa Selama Perkembangan Janin dan Neonatal. Fisiologi Janin dan Neonatus (Edisi Kelima). 2017; 1 hal 428-435.
