- карактеристике
- Структура
- Како долази до преноса глукозе кроз ГЛУТ4?
- Карактеристике
- Мобилизација ГЛУТ4 везикула из цитосола у мембрану
- Референце
ГЛУТ4 је 509 протеин транспортера аминокиселине који има висок афинитет према овом шећеру. Спада у велику главну супер-породицу фацилитатора (МСФ) коју карактерише 12 трансмембранских алфа ивица. Као и сви чланови ове породице, и он посредује лакши транспорт глукозе низ градијент концентрације.
Његова локација је ограничена на ћелије осетљиве на стимулацију инсулином, као што су адипоцити и миоцити. У том смислу, ГЛУТ4 има звезду у примарном механизму апсорпције глукозе у условима хипергликемије у крви.
ГЛУТ4 је једини транспортер глукозе који регулише Инсулин. Аутор Меикуер, из Викимедиа Цоммонс.
Отприлике 95% ГЛУТ4 синтетизованог у ћелији остаје у цитосолу унутар везикула. Ове везикуле се стапају са плазма мембраном, излажући им рецептор као одговор на активацију егзоцитозе посредоване инсулином.
Вежбање скелетних мишића такође је способно да промовише измештање овог транспортера у ћелијску мембрану, имајући у виду велику потражњу енергије коју ове ћелије имају под овим условима. Међутим, сигнали који стимулишу његову синтезу током дуже физичке активности још увек нису познати.
карактеристике
Као и конститутивни транспортер експресије ГЛУТ1, и ГЛУТ4 има висок афинитет према глукози, што се претвара у способност везања глукозе чак и када концентрација овог шећера у крви достигне веома ниске вредности.
Насупрот изоформама одговорним за транспорт глукозе у базалним условима (ГЛУТ1 и ГЛУТ3), овај транспортер није експримиран у ћелијској мембрани ембриона.
Супротно томе, изражава се само у ћелијама одраслих ткива, углавном у периферним ткивима богатим високим концентрацијама смеђе масти, као што су срце, скелетни мишићи и масно ткиво. Међутим, откривен је и у ћелијама хипофизе и хипоталамуса.
У том смислу, важно је истаћи да је његова дистрибуција ограничена на ћелије осетљиве на варијације концентрације инсулина повезана са чињеницом да представља регулисану експресију овог хормона. Друга истраживања су показала да је контракција мишића такође способна да има регулаторни ефекат на експресију овог транспортера.
Са друге стране, испитивање субцелијске локације показало је да ГЛУТ2 има двоструку локацију између цитосола и мембране. У цитосолном одјељку гдје је смјештен највећи постотак, налази се у различитим одјељцима: у транс-голгијевој мрежи, раном ендосому, везикулама прекривеним клатрином или не, и тубуло-везикуларним цитоплазматским структурама.
Структура
Као и сви чланови породице транспортера глукозе који су укључени у олакшани пасивни транспорт ове хексозе (ГЛУТс), ГЛУТ4 је α-хелик мултипасс трансмембрански протеин.
Дванаест трансмембранских сегмената у конфигурацији α-хелик прелазе плазма мембране и субцелијске претказе (везикуле) ћелија где је ГЛУТ 4 изражен.
Хелице 3, 5, 7 и 11 су просторно распоређене да би се створио хидрофилни канал кроз који долази до транзита моносахарида из ванћелијског простора у цитосол у корист концентрације градијента.
Крајеви протеина амино и карбоксилног краја су оријентисани према цитоплазми, у конформацијској конфигурацији која резултира формирањем велике централне петље.
Подручје ограничено с оба краја представља функционално важно подручје протеина, јер је укључено у унос и везивање глукозе и у одговору на сигнализацију инзулина. Поред тога што се из цитосолних везикула усмерава на плазма мембрану, где ће вршити своју функцију транспортера.
Како долази до преноса глукозе кроз ГЛУТ4?
Као и сви чланови породице транспортера глукозе који су укључени у олакшани пасивни транспорт ове хексозе (ГЛУТс), ГЛУТ4 је мултипасични трансмембрански протеин у α-хелику.
Деформација структуре индукована везањем шећера мобилише место везивања од спољне матрице мембране до цитосола где се ослобађа. Једном када се то догоди, транспортер поново добија своју почетну конформацију, излажући тако место глукози на спољној страни мембране.
Карактеристике
Протеин транспортера глукозе типа ГЛУТ4 одговоран је за спровођење мобилизације глукозе из ванћелијског медија у цитосол, као одговор на стимулус генерисан појачаном секрецијом инсулина у ћелијама осетљивим на овај хормон, попут оних које они интегришу скелетни мишић и масно ткиво.
Да бисмо ово боље разумели, важно је имати на уму да је инзулин хормон који ослобађају β ћелије панкреаса као одговор на високе концентрације глукозе у крви, покрећући физиолошке механизме у кретању који подстичу његову апсорпцију ћелија као и синтезу гликогена.
С обзиром на осетљивост ГЛУТ4 на овај хормон, он делује као главни покретач примарног регулаторног механизма апсорпције глукозе. Игра кључну улогу у брзој мобилизацији глукозе из крви када концентрације моносахарида достигну веома високе вредности. Ово последње је битно за одржавање хомеостазе ћелија.
Ова брза апсорпција глукозе омогућена је због високог афинитета који овај транспортер има за овај шећер. Другим речима, способна је да га открије чак и у малим концентрацијама, брзо га веже или ухвати.
С друге стране, способност откривања глукозе у малим концентрацијама објашњава важност експресије ГЛУТ4 у мембранама скелетних мишића током вежбања, активности која има велику потребу за енергијом.
Мобилизација ГЛУТ4 везикула из цитосола у мембрану
Механизам мобилизације везикула који носе ГЛУТ4 на мембрану. Аутор ЦНКС ОпенСтак, из Викимедиа Цоммонс.
У недостатку стимулације инсулина, око 95% ГЛУТ4 се регрутује у цитоплазму унутар везикула из транс Голгијеве мреже.
Када концентрација глукозе далеко премаши физиолошку вредност, активира се сигнална каскада која доводи до ослобађања инсулина из панкреаса.
Ослобођени инзулин сада се може везати за рецептор инсулина присутан на мембрани миоцита и адипоцита, слањем потребних сигнала да покрене активацију егзоцитозе. Последње резултира спајањем везикула који носе ГЛУТ4 са плазма мембраном.
Ова фузија пролазно повећава концентрацију транспортера у мембрани ових ћелија. То јест, једном када ниво глукозе у крви падне на почетну вредност, стимулус нестане и транспортер се рециклира активирањем ендоцитозе.
Референце
- Бриант Њ, Говерс Р, Јамес ДЕ. Регулисан транспорт транспортера глукозе ГЛУТ4. Нат Рев Мол Целл Биол. 2002; 3 (4): 267-277.
- Хенриксен ЕЈ. Позвани преглед: Утицај акутне вежбе и вежбања на отпорност на инзулин. Ј Аппл Пхисиол (1985). 2002; 93 (2): 788-96.
- Хуанг С, чешки посланик. ГЛУТ4 транспортер глукозе. Целл Метаб. 2007; 5 (4): 237-252.
- Краниоу И, Цамерон-Смитх Д, Миссо М, Цоллиер Г, Харгреавес М. Утицај вежбања на експресију гена ГЛУТ4 и гликогенина у скелетном мишићу човјека. Ј Аппл Пхисиол (1985). 2000; 88 (2): 794-6.
- Пессин ЈЕ, Тхурмонд ДЦ, Елмендорф ЈС, Цокер КЈ, Окада С. Молекуларна основа трговине ГЛУЛ4-ом стимулисаних инзулином. Биол Цхем. 1999; 274 (5): 2593-2596.
- Сцхулингкамп РЈ, Пагано ТЦ, Хунг Д, Раффа РБ. Рецептори инзулина и деловање инзулина у мозгу: преглед и клиничке импликације. Неурознаност и биобехевиорални прегледи. 2000; 855-872.
- Воод ИС, Траихурн П. Транспортери глукозе (ГЛУТ и СГЛТ): проширене породице протеина за транспорт шећера. Бр Ј Нутр. 2003; 89 (1): 3-9, Зхао ФК, Кеатинг АФ. Функционална својства и геномика транспортера глукозе. Цурр Геномицс. 2007; 8 (2): 113-28.