Глюкозный транспортёр
Глюкозные транспортёры (англ. Glucose transporter, сокр. GLUT или ГЛЮТ) — большая группа мембранных белков, отвечающих за перенос глюкозы через клеточную мембрану. Поскольку глюкоза является жизненно важным источником энергии, эти белки присутствуют у всех типов живых организмов.
Отдельно выделяют GLUT (ГЛЮТ), или SLC2A — семейство белков-переносчиков глюкозы, встречающихся в большинстве клеток млекопитающих. Так, в человеческом геноме закодировано двенадцать белков семейства GLUT. Они представляют собой транспортные белки-унипортеры.
Синтез свободной глюкозы
Большинство не автотрофных организмов неспособны производить свободную глюкозу, поскольку у них отсутствует экспрессия фермента глюкозо-6-фосфатазы. Таким образом, они способны осуществлять только поглощение и катаболизм глюкозы. Однако, в условиях голодания некоторые ткани и органы, такие как гепатоциты, кишечник, мышцы, мозг и почки, способны осуществлять синтез глюкозы, вследствие активации процесса глюконеогенеза.
Транспорт глюкозы у дрожжей
В клетках модельного организма Saccharomyces cerevisiae транспорт глюкозы происходит путём облегчённой диффузии. Большинство транспортных белков этого организма относятся к семейству Hxt, но есть и множество белков транспортёров из других семейств.
Транспорт глюкозы у млекопитающих
GLUT (ГЛЮТ) — интегральные мембранные белки, содержащие 12 пересекающих клеточную мембрану спиралей, при этом амино- (N-конец) и карбоксильный (C-конец) концы выходят со стороны клеточной мембраны, обращенной к цитоплазме. ГЛЮТ переносят глюкозу и связанные гексозы в соответствии с моделью альтернативных конформаций, которая предсказывает, что транспортёр выставляет свой единственный участок связывания субстрата либо внутрь, либо наружу клетки. Связывание глюкозы с участком провоцирует конформационное изменение, связанное с транспортом, и приводит к высвобождению глюкозы с противоположной стороны клеточной мембраны. Внутренние и внешние участки связывания глюкозы, как считается, расположены на трансмембранных сегментах 9, 10 и 11. Мотив QLS на седьмом трансмембранном сегменте возможно может определять селективность и аффинность транспорта.
Типы
Каждая изоформа глюкозного транспортёра играет определенную роль в метаболизме глюкозы, в зависимости от её тканевой экспрессии, субстратной специфичности, кинетики транспорта и регуляции экспрессии в различных физиологических условиях. На данный момент обнаружено тринадцать белков-транспортёров семейства GLUT/SLC2. На основании сходства аминокислотных последовательностей они разделены на три подкласса.
Класс I
К классу I относятся транспортёры GLUT1-GLUT4.
Классы II/III
К классу II относятся:
- GLUT5 (SLC2A5), переносчик фруктозы
- GLUT7 - SLC2A7 - (SLC2A7), переносит глюкозу из эндоплазматического ретикулума
- GLUT9 - SLC2A9 - (SLC2A9)
- GLUT11 (SLC2A11)
К классу III относятся:
- GLUT6 (SLC2A6),
- GLUT8 (SLC2A8),
- GLUT10 (SLC2A10),
- GLUT12 (SLC2A12),
- H+/Мио-инозитол транспортёр HMIT (SLC2A13).
Большинство транспортёров классов II/III было обнаружено относительно недавно в результате деятельности различных геномных проектов.
Функции данных изоформ на данный момент неясны. Некоторые из них (GLUT6, GLUT8) состоят из мотивов, которые способствуют сохранению транспортёров внутри клетки, и таким образом предотвращают транспорт глюкозы. Существуют ли механизмы, способствующие транслокации этих транспортёров на клеточную поверхность, неизвестно, но было выяснено, что инсулин не способствует такой транслокации.
Открытие натрий-глюкозного ко-транспортёра
В августе 1960 года, в Праге, Роберт К. Крэйн представил общественности своё открытие: механизм вторично-активного транспорта глюкозы в сопряжении с натрием в клетках кишечника. Открытие Крэйном вторично-активного транспорта было первым открытием, показавшим значимость сопряжения потоков в биологии.
