ГЛУТ1: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

ГЛУТ1 је трансмембрански протеин одговоран за олакшавање пасивног транспорта глукозе кроз плазма мембрану, из ванћелијског простора у ћелију.

Поред глукозе, показано је да може мобилизовати и осталих шест угљених шећера, као што су галактоза, глукозамин и маноза. Заузврат, он омогућава унос и транспорт витамина Ц у ћелије које га нису у стању да произведу.

Кристална структура транспортера глукозе ГЛУТ1. Аутор А2-33, из Викимедиа Цоммонс.

Пошто су сви молекули које преноси ГЛУТ1 укључени у путеве стварања енергије у ћелији, експресија овог транспортера игра веома важну метаболичку улогу.

У ствари, мутације које мијењају или укидају израз функционалног ГЛУТ1 доводе до појаве бројних болести повезаних са спорим неуролошким развојем и ограниченим растом мозга.

Транспорт глукозе у ћелијама и преносиоци ГЛУТ1

Глукоза је преферирани извор угљеника и енергије за већину ћелија које чине дрво живота. Како није довољно мали и хидрофобан да сам прелази ћелијске мембране, за његов транспорт у ћелију потребна је помоћ протеинских транспортера.

Предложена су два специфична транспортна механизма за овај шећер. Један од њих реагује на пасивни транспортни систем (олакшана дифузија), а други на активни транспортни систем.

Прво не захтева да се енергија спроводи и настаје кроз концентрациони градијент, то јест од места високе концентрације глукозе до места где је концентрација нижа.

Активни транспорт глукозе врше превозници који добијају енергију ко-транспортом натријум јона.

Супротно томе, олакшану (пасивну) дифузију глукозе врши породица транспортера типа капија названих ГЛУТ (за акроним на енглеском језику „Глуцосе Транспортерс“), породица којој ГЛУТ1 припада. Они везују глукозу са спољне стране ћелије и транспортују је у цитосол. Идентифицирано је најмање 5 од њих и чини се да је њихова расподјела различита у различитим ткивима сисара.

ГЛУТ1 карактеристике

Транспортни механизам који користи транспортер глукозе ГЛУТ1. Аутор: Емма Диттмар - сопствени рад, ЦЦ БИ-СА 4.0, хттпс: //цоммонс.викимедиа.орг/в/индек.пхп? Цурид = 64036780

ГЛУТ1 је унипортовни транспортер глукозе, који је способан да врши транспорт глукозе у само једном правцу, изван ћелије до цитосола.

Припада суперфамилији за олакшану дифузију (МСФ), која је широко распрострањена у многим различитим организмима. Такође учествује у трансмембранском транспорту великог броја малих органских молекула.

Његов пептидни низ од 492 аминокиселине је високо очуван у различитим организмима где је идентификован, што није тешко веровати с обзиром да употреба глукозе за производњу енергије представља средиште метаболичког стабла живота.

ГЛУТ 1 структура

ГЛУТ1 је интегрални протеин са више мембрана који се састоји од 492 аминокиселинских остатака. За ову врсту интегралног мембранског протеина карактеристично је вишеструко укрштање липидног слоја.

Тродимензионална хемијска структура протеина генерално се одређује помоћу кристалографије рендгенских зрака, а последња је техника коју биохемичари широко користе да реконструишу структурални модел користећи чисте кристале протеина који се проучавају.

У високо очуваним протеинима попут ГЛУТ1, одређивање структуре протеина једног организма може бити довољно. Управо из тог разлога, истраживачи су до сада одредили ГЛУТ1 кристалну структуру мутанта Е3229.

Као и код свих осталих чланова главне породице породичних помагача (МСФ), структура ГЛУТ1 представљена је са 12 трансмембранских хеликолета.

Поред тога, у ГЛУТ1 Е3229, амино и карбоксилни термини пептида су псеудо-симетрични и оријентисани су према цитосолу. Распоред ових крајева ствара џеп или шупљину која је отворена унутар ћелије и која представља везивно место за глукозу.

Променом структуре ГЛУТ1 одређује се транспорт глукозе у ћелију

Пошто се глукоза углавном транспортује споља у унутрашњост ћелије, налаз да је место везивања овог шећера оријентисано према цитосолу ствара неку збрку.

Међутим, ова конфузија проналази решење у резултатима биохемијских истраживања која сугеришу да долази до промене у облику протеина, омогућавајући месту везања за глукозу прво на једној страни мембране, а затим и на другој.

То не значи да се протеин окреће кроз мембрану, већ да везивање шећера уноси промену на начин да попут капије излаже глукозу у унутрашњост.

ГЛУТ 1 карактеристике

Пошто је ГЛУТ1 конститутивни преносник експресије, односно увек се изражава у већини ћелија сисара, функције које обавља су од виталног значаја за ове ћелије. У ствари, изражава се у готово свим ткивима фетуса управо зато што је за то потребан висок унос енергије током развојних фаза.

Међутим, његова експресија се смањује након рођења у неким ткивима као што је јетра, где је експресија других изоформи попут ГЛУТ4 сада повећана.

За еритроците је од суштинске важности, јер последњи зависе искључиво од глукозе због енергије јер им недостаје митохондрије. Међутим, она је и даље одговорна за унос глукозе ради подршке дисању у другим типовима ћелија.

Пошто ГЛУТ1 достигне високу концентрацију у васкуларним ендотелним ћелијама многих органа и ткива, једна од његових функција је да преноси глукозу из крви.

Транспорт других хексоза као што су маноза, галактоза и глукозамин ГЛУТ1 не доводи у питање његову директну везу са метаболизмом енергије, јер АТП може да се створи из свих ових хексоза.

Штавише, унос и транспорт витамина Ц у ћелије које нису у стању да га синтетишу такође је била једна од функција пријављених за овај свеприсутни рецептор.

Референце

1. Цхен ЛИ, Пхелик ЦФ. Изванстанично решетка транспорта глукозе кроз ГЛУТ 1. Биоцхем Биопхис Рес Цоммун. 2019; 511 (3): 573-578.
2. Цуннингхам П, Нафталин РЈ. импликације апсорпционог температурног преноса глукозе преко мутанта недостатка транспортера глукозе (ГЛУТ1ДС) Т295М за моделе са алтернативним приступом и превозом на фиксном месту. Ј Мембр Биол. 2013; 246 (6): 495-511.
3. Денг Д, Ксу Ц, Сунце П, Ву Ј, Иан Ц, Ху М, Иан Н. Кристална структура хуманог транспортера глукозе ГЛУТ1. Природа. 2014; 510 (7503): 121-125.
4. Денг Д, Иан Н. Кристализација и структурно одређивање хуманих транспортера глукозе ГЛУТ1 и ГЛУТ3. Метод Мол Биол. 2018; 1713: 15-29.
5. Фу Кс, Зханг Г, Лиу Р, Веи Ј, Зханг-Негрерие Д, Јиан Кс, Гао К. Мецханистиц Студи оф Хуман Глуцосе Транспорт Медиатед би ГЛУТ1. Ј Цхем Инф Модел. 2016; 56 (3): 517-526.
6. Муецклер М, Макепеаце Ц. Анализа трансмембранског сегмента 8 транспортера глукозе ГЛУТ1 помоћу мутагенезе скенирања цистеином и супституиране доступности цистеина. Ј Биол Цхем. 2004; 279 (11): 10494-10499.
7. Пхилип Л. Поглавље 13 - Транспорт мембране. Мембрана ћелија (Треће издање). 2016., стр. 335-378.
8. Симмонс Р. Транспорт ћелијске глукозе и управљање глукозом током феталног и неонаталног развоја. Фетална и неонатална физиологија (пето издање). 2017; 1 стр. 428-435.