Glucose transporter

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
Glucose

Glucose transporters are a wide group of membrane proteins that facilitate the transport of glucose across the plasma membrane, a process known as facilitated diffusion. Because glucose is a vital source of energy for all life, these transporters are present in all phyla. The GLUT or SLC2A family are a protein family that is found in most mammalian cells. 14 GLUTS are encoded by the human genome. GLUT is a type of uniporter transporter protein.

Synthesis of free glucose

Most non-autotrophic cells are unable to produce free glucose because they lack expression of glucose-6-phosphatase and, thus, are involved only in glucose uptake and catabolism. Usually produced only in hepatocytes, in fasting conditions, other tissues such as the intestines, muscles, brain, and kidneys are able to produce glucose following activation of gluconeogenesis.

Glucose transport in yeast

In Saccharomyces cerevisiae glucose transport takes place through facilitated diffusion.[1] The transport proteins are mainly from the Hxt family, but many other transporters have been identified.[2]

NamePropertiesNotes
Snf3low-glucose sensor; repressed by glucose; low expression level; repressor of Hxt6
Rgt2high-glucose sensor; low expression level
Hxt1Km: 100 mM,[3] 129 - 107 mM[1]low-affinity glucose transporter; induced by high glucose level
Hxt2Km = 1.5[1] - 10 mM[3]high/intermediate-affinity glucose transporter; induced by low glucose level[3]
Hxt3Vm = 18.5, Kd = 0.078, Km = 28.6/34.2[1] - 60 mM[3]low-affinity glucose transporter[3]
Hxt4Vm = 12.0, Kd = 0.049, Km = 6.2[1]intermediate-affinity glucose transporter[3]
Hxt5Km = 10 mM[4]Moderate glucose affinity. Abundant during stationary phase, sporulation and low glucose conditions. Transcription repressed by glucose.[4]
Hxt6Vm = 11.4، Kd = 0.029، Km = 0.9/14، [ 1 ] 1.5 ملي مولار [ 3 ]تقارب عالٍ مع الجلوكوز [ 3 ]
Hxt7Vm = 11.7، Kd = 0.039، Km = 1.3، 1.9، [ 1 ] 1.5 ملي مولار [ 3 ]تقارب عالٍ مع الجلوكوز [ 3 ]
Hxt8مستوى التعبير المنخفض [ 3 ]
Hxt9متورطة في مقاومة الأدوية متعددة التأثيرات [ 3 ]
Hxt11متورطة في مقاومة الأدوية متعددة التأثيرات [ 3 ]
جال ٢Vm = 17.5، Kd = 0.043، Km = 1.5، 1.6 [ 1 ]ألفة عالية للجالاكتوز [ 3 ]

نقل الجلوكوز في الثدييات

بروتينات GLUT هي بروتينات غشائية متكاملة تحتوي على 12 حلزونًا عابرًا للغشاء، حيث يكون كل من طرفيها الأميني والكربوكسيلي مكشوفين على الجانب السيتوبلازمي من الغشاء البلازمي . تنقل بروتينات GLUT الجلوكوز والسكريات السداسية ذات الصلة وفقًا لنموذج التكوين البديل، [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] والذي يتنبأ بأن الناقل يُظهر موقع ارتباط واحد للركيزة إما باتجاه خارج الخلية أو داخلها. يؤدي ارتباط الجلوكوز بأحد الموقعين إلى تغيير في التكوين مرتبط بالنقل، ويحرر الجلوكوز إلى الجانب الآخر من الغشاء. يبدو أن مواقع ارتباط الجلوكوز الداخلية والخارجية تقع في القطع العابرة للغشاء 9 و10 و11؛ [ 8 ] كما أن وحدة DLS الموجودة في القطعة العابرة للغشاء السابعة قد تكون متورطة في اختيار الركيزة المنقولة وتحديد ألفة ارتباطها. [ 9 ] [ 10 ]

الأنواع

يؤدي كل نظير من نظائر ناقل الجلوكوز دورًا محددًا في استقلاب الجلوكوز، يتحدد بنمط تعبيره النسيجي، وخصوصية الركيزة، وحركية النقل، والتعبير المنظم في مختلف الظروف الفيزيولوجية. [ 11 ] حتى الآن، تم تحديد 14 عضوًا من عائلة GLUT/SLC2. [ 12 ] وبناءً على أوجه التشابه في التسلسل، تم تقسيم عائلة GLUT إلى ثلاث فئات فرعية.

الفئة الأولى

تشمل الفئة الأولى ناقلات الجلوكوز المعروفة جيدًا GLUT1-GLUT4. [ 13 ]

اسمتوزيعملحوظات
GLUT1يتوزع هذا البروتين على نطاق واسع في أنسجة الجنين . أما في البالغين، فيُعبر عنه بأعلى مستوياته في كريات الدم الحمراء ، وكذلك في الخلايا البطانية للأنسجة الحاجزة ، مثل الحاجز الدموي الدماغي . وهو أيضًا الناقل الرئيسي للجلوكوز في قرنية وعدسة العين ، وكذلك في خلايا بيتا البنكرياسية [ 14 ] . وهو مسؤول عن المستوى المنخفض من امتصاص الجلوكوز الأساسي اللازم لاستمرار التنفس في جميع الخلايا.تزداد مستويات GLUT1 في أغشية الخلايا بانخفاض مستويات الجلوكوز، وتنخفض بارتفاعها. كما يزداد التعبير عن GLUT1 في العديد من الأورام.
GLUT2هو ناقل ثنائي الاتجاه، يسمح بتدفق الجلوكوز في اتجاهين. يُعبَّر عنه في خلايا الأنابيب الكلوية وخلايا الكبد . كما يوجد في الغشاء القاعدي الجانبي لظهارة الأمعاء الدقيقة . تُعدّ ثنائية الاتجاه ضرورية في خلايا الكبد لامتصاص الجلوكوز لعمليتي تحلل الجلوكوز وتكوين الجليكوجين ، ولإطلاق الجلوكوز أثناء عملية استحداث الجلوكوز . تُنقل جميع السكريات الأحادية الثلاثة ( الجلوكوز ، والجلاكتوز ، والفركتوز ) من خلايا الغشاء المخاطي المعوي إلى الدورة الدموية البابية بواسطة GLUT2.وهو شكل متغاير عالي التردد ومنخفض الألفة. [ 12 ]
GLUT3يُعبر عنه بشكل رئيسي في الخلايا العصبية (حيث يُعتقد أنه النظير الرئيسي لناقل الجلوكوز)، وفي المشيمة . كما أنه موجود في خلايا بيتا البنكرياسية .وهو شكل متغاير ذو ألفة عالية، مما يسمح له بالنقل حتى في أوقات انخفاض تركيزات الجلوكوز.
GLUT4يتم التعبير عنه في الأنسجة الدهنية والعضلات المخططة ( العضلات الهيكلية وعضلة القلب ).هو ناقل الجلوكوز المنظم بالأنسولين . وهو المسؤول عن تخزين الجلوكوز المنظم بالأنسولين.
GLUT14يُعبر عنه في الخصيتينالتشابه مع GLUT3 [ 12 ]

الصف الثاني/الثالث

الفئة الثانية تشمل:

يشمل الصف الثالث ما يلي:

تم تحديد معظم أعضاء الفئتين الثانية والثالثة مؤخراً في عمليات البحث عن التشابه في قواعد بيانات EST ومعلومات التسلسل التي توفرها مشاريع الجينوم المختلفة .

لا تزال وظيفة هذه الأشكال الجديدة من ناقلات الجلوكوز غير محددة بوضوح حتى الآن. يتكون بعضها (GLUT6، GLUT8) من وحدات بنائية تساعد على بقائها داخل الخلايا، وبالتالي تمنع نقل الجلوكوز. ولا يُعرف بعد ما إذا كانت هناك آليات تُعزز انتقال هذه الناقلات إلى سطح الخلية، ولكن من المؤكد أن الأنسولين لا يُعزز انتقال GLUT6 وGLUT8 إلى سطح الخلية.

اكتشاف النقل المشترك للصوديوم والجلوكوز

في أغسطس/آب 1960، في براغ ، قدّم روبرت ك. كرين لأول مرة اكتشافه للنقل المشترك للصوديوم والجلوكوز كآلية لامتصاص الجلوكوز في الأمعاء. [ 16 ] وكان اكتشاف كرين للنقل المشترك أول اقتراح على الإطلاق لمفهوم اقتران التدفق في علم الأحياء. [ 17 ] وكان كرين في عام 1961 أول من صاغ مفهوم النقل المشترك لتفسير النقل النشط. وعلى وجه التحديد، اقترح أن تراكم الجلوكوز في ظهارة الأمعاء عبر غشاء الحافة الفرشاتية مرتبط بنقل أيونات الصوديوم (Na+) عبر الحافة الفرشاتية باتجاه تدرج التركيز. وقد تم اختبار هذه الفرضية وتطويرها وتوسيع نطاقها بسرعة لتشمل النقل النشط لمجموعة متنوعة من الجزيئات والأيونات إلى جميع أنواع الخلايا تقريبًا. [ 18 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 ماير أ، فولكر ب، بولز إي، فورمان جي إف (ديسمبر 2002). "توصيف نقل الجلوكوز في خميرة Saccharomyces cerevisiae باستخدام حويصلات الغشاء البلازمي (النقل المعاكس) والخلايا السليمة (الامتصاص الأولي) مع ناقلات Hxt1، Hxt2، Hxt3، Hxt4، Hxt6، Hxt7 أو Gal2 المفردة" . مجلة أبحاث الخميرة FEMS . 2 (4): 539-550 . doi : 10.1111/j.1567-1364.2002.tb00121.x . PMID 12702270 . 
  2. ↑ "قائمة ناقلات الجلوكوز المحتملة في الخميرة S. cerevisiae " . UniProt .
  3. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ ١١ ١٢ ١٣ ١٤ بولز إي، هولنبرغ سي بي (أغسطس ١٩٩٧). "الوراثة الجزيئية لنقل الهكسوز في الخمائر". مجلة FEMS لاستعراضات علم الأحياء الدقيقة . ٢١ (١): ٨٥-١١١ . doi : 10.1111/j.1574-6976.1997.tb00346.x . PMID 9299703 . 
  4. 1 2 ديدريش جيه إيه، شورمانز جيه إم، فان جالين إم سي، كروكيبيرج آل، فان دام كيه (ديسمبر 2001). "التحليل الوظيفي لمتماثل ناقل السداسي HXT5 في Saccharomyces cerevisiae". خميرة . 18 (16): 1515-24 . دوى : 10.1002 / نعم.779 . بميد 11748728 . S2CID 22968336 .  
  5. ↑ أوكا واي، أسانو تي، شيباساكي واي، لين جيه إل، تسوكودا كيه، كاتاغيري إتش، أكانوما واي، تاكاكو إف (يونيو 1990). "ناقل الجلوكوز المبتور من الطرف الكربوكسيلي مُقيد في شكل داخلي دون نشاط نقل". نيتشر . 345 ( 6275): 550-553 . Bibcode : 1990Natur.345..550O . doi : 10.1038/345550a0 . PMID 2348864. S2CID 4264399 .  
  6. ↑ هيبرت دي إن، كاروثرز إيه (نوفمبر 1992). "بنية ناقل الجلوكوز قليلة الوحدات تحدد وظيفة الناقل. تحولات عكسية تعتمد على الأكسدة والاختزال بين GLUT1 رباعي الوحدات وثنائي الوحدات" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 267 (33): 23829-38 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)35912-X . PMID 1429721 . 
  7. ↑ كلوهيرتي إي كيه، سولتزمان إل إيه، زوتولا آر جيه، كاروثرز إيه (نوفمبر 1995). "نقل السكر الصافي عملية متعددة الخطوات. دليل على وجود مواقع ارتباط السكر في السيتوبلازم في كريات الدم الحمراء". الكيمياء الحيوية . 34 (47): 15395-1406 . doi : 10.1021/bi00047a002 . PMID 7492539 . 
  8. ↑ هروز، ب. و.، وموكلر، م. م. (2001). "التحليل البنيوي لناقل الجلوكوز المُسهِّل GLUT1 (مراجعة)" . بيولوجيا الأغشية الجزيئية . 18 (3): 183-193 . doi : 10.1080/09687680110072140 . PMID 11681785 . 
  9. ↑ سيتر إم جيه، دي لا رو إس إيه، بورتر إل إم، غولد جي دبليو (فبراير 1998). "يتفاعل نمط QLS في اللولب الغشائي السابع لعائلة ناقلات الجلوكوز مع الموضع C-1 من D-جلوكوز، ويشارك في اختيار الركيزة في موقع الارتباط الخارجي". الكيمياء الحيوية . 37 (5): 1322-1326 . doi : 10.1021/bi972322u . PMID 9477959 . 
  10. ↑ هروز، ب. و.، وموكلر، م. م. (ديسمبر 1999). "الطفرات الموجهة لفحص السيستين في الجزء الغشائي السابع من ناقل الجلوكوز GLUT1" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 274 (51): 36176-80 . doi : 10.1074/jbc.274.51.36176 . PMID 10593902 . 
  11. ↑ ثورينز ب (أبريل 1996). "ناقلات الجلوكوز في تنظيم تدفقات الجلوكوز في الأمعاء والكلى والكبد". المجلة الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء . 270 (4 الجزء 1): G541-53. doi : 10.1152/ajpgi.1996.270.4.G541 . PMID 8928783 . 
  12. ثورينز ب، موكلر م (فبراير 2010). " ناقلات الجلوكوز في القرن الحادي والعشرين" . المجلة الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء والغدد الصماء والتمثيل الغذائي. 298 ( 2 ) : E141-5. doi : 10.1152/ajpendo.00712.2009 . PMC 2822486. PMID 20009031 .  
  13. ^ بيل جي آي، كايانو تي، بيوس جي بي، بورانت سي إف، تاكيدا جي، لين دي، فوكوموتو إتش، سينو إس (مارس 1990). “البيولوجيا الجزيئية لنواقل الجلوكوز في الثدييات”. رعاية مرض السكري . 13 (3): 198-208 . دوى : 10.2337/diacare.13.3.198 . بميد 2407475 . S2CID 20712863 .  
  14. ↑ بيرغر سي، زدزيبلو دي (مايو 2020). "ناقلات الجلوكوز في جزر البنكرياس". أرشيف بفلوغر للمجلة الأوروبية لعلم وظائف الأعضاء . 472 : 1249-1272 .
  15. ↑ بورون، دبليو إف (2003). علم وظائف الأعضاء الطبية: منهج خلوي وجزيئي . إلسيفير/سوندرز. ص 995. ISBN  978-1-4160-2328-9.
  16. ↑ كرين، آر. كيه. ، ميلر، دي.، بيهلر، آي. (1961). "القيود المفروضة على الآليات المحتملة لنقل السكريات في الأمعاء". في: كلاينزيلر، أ.، كوتيك، أ. (محرران). النقل عبر الأغشية والأيض. وقائع ندوة عُقدت في براغ، 22-27 أغسطس 1960. براغ: الأكاديمية التشيكية للعلوم . ص 439-449 . 
  17. ↑ رايت إي إم، تورك إي (فبراير 2004). "عائلة النقل المشترك للصوديوم/الجلوكوز SLC5". أرشيف بفلوغر . 447 (5): 510-518 . doi : 10.1007 / s00424-003-1063-6 . PMID 12748858. S2CID 41985805 .  
  18. ↑ بويد ، سي. أ. (مارس 2008). "حقائق وخيالات ومتعة في فسيولوجيا الخلايا الظهارية" . علم وظائف الأعضاء التجريبي . 93 (3): 303-314 . doi : 10.1113/expphysiol.2007.037523 . PMID 18192340. S2CID 41086034. إن الفكرة التي لا تزال حاضرة في جميع الكتب الدراسية الحالية من تلك الفترة هي فكرة روبرت كرين، التي نُشرت في الأصل كمُلحق لورقة بحثية في ندوة عام 1960 ( كرين وآخرون، 1960). كانت النقطة المحورية هنا هي "اقتران التدفق"، أي النقل المشترك للصوديوم والجلوكوز في الغشاء القمي للخلايا الظهارية للأمعاء الدقيقة. بعد نصف قرن، تحولت هذه الفكرة إلى واحدة من أكثر بروتينات النقل دراسةً (SGLT1)، وهو ناقل الصوديوم والجلوكوز المشترك.