Transportador de glicose

Transportador de glicose
Identificador
Nome (s) do gene SLC2A1 , SLC2A2 , SLC2A3 , SLC2A4 , SLC2A5 , SLC2A6 , SLC2A7 , SLC2A8 , SLC2A9 , SLC2A10 , SLC2A11 , SLC2A12 , SLC2A14
Classificação do transportador
TCDB 2.A.1.1
designação Família caminhão de açúcar
Ocorrência
Táxon pai Eucariotos

Molécula de β- D- glicose (açúcar de uva)

Os transportadores de glicose (GLUT, SLC2A) são proteínas transportadoras transmembranares específicas que catalisam o transporte de glicose ou frutose pela membrana celular . Estes são uniportos mediados por proteínas transportadoras , com o gradiente de concentração de glicose fornecendo a energia necessária para o transporte.

Todos os GLUTs são membros dos transportadores de açúcar na superfamília dos principais facilitadores das proteínas de transporte de membrana . Eles têm doze domínios transmembranares.

estrutura

Até o momento, são conhecidos 14 diferentes transportadores do tipo GLUT, que são divididos em três classes. Cada GLUT consiste de um total de doze domínios transmembranares anfifílicos , os quais são arranjados na membrana plasmática de tal forma que os componentes hidrofóbicos se ligam ao exterior da membrana e um poro hidrofílico para glicose é criado no meio. O terminal amino e o terminal carboxila estão no lado citosólico (intracelular). A ligação da glicose provoca uma mudança conformacional por meio da qual a molécula é transportada para o outro lado (“interruptor basculante”, movimento de inclinação). O ciclo de transporte pode ser descrito usando o modelo de quatro etapas de dois estados .

Tipos e desenvolvimento

Devido às semelhanças na sequência de aminoácidos , os GLUTs são divididos em três classes. GLUT1 e GLUT3 também são permeáveis ao desidroascorbato . GLUT5 transporta principalmente frutose e ácido úrico GLUT9.

Com base nas sequências de aminoácidos dos agora conhecidos GLUTs, pode-se concluir que os GLUTs do tipo 3 são os GLUTs mais antigos; eles provavelmente se originaram com os eucariotos e ortólogos deles também podem ser encontrados nas plantas. Com o desenvolvimento dos cordados , GLUTs do tipo 2 também foram criados por cópia de genes. Outra duplicação de genes no curso do Euteleostomi finalmente resultou em GLUTs do tipo 1, sendo o GLUT-14 o desenvolvimento mais recente com os primatas de uma cópia de GLUT-3.

Tipo 1


tensão designada		 descrição gene Fenótipos
GLUT1 GLUT1 é o tipo mais comum e é encontrado em muitas células de mamíferos . Esse tipo é particularmente comum nas células do SNC e dos eritrócitos , por isso se supõe que tenha uma função especial no fornecimento de nutrientes a essas células dependentes de glicose. É um transportador independente de insulina , seu valor de K M é 1,5 mmol·l −1 . Portanto, mostra uma alta afinidade pela glicose e é quase saturado em condições fisiológicas. Isso garante uma captação constante de glicose na célula.

Até agora, muitos livros sustentaram a opinião errada de que as células β humanas do pâncreas expressam GLUT2 como as do rato ou camundongo. Na verdade, é o transportador de glicose GLUT1. A captação de glicose ativa a síntese e liberação de insulina nas células β. Isso acontece por meio de uma inibição mediada por ATP (a quebra da glicose leva ao acúmulo de ATP) dos canais de potássio com despolarização subsequente, que abre os canais de cálcio voltagem-dependentes. O influxo de cálcio leva à exocitose das vesículas de insulina.

SLC2A1 Distonia tipo 9,

Síndrome de déficit 1 de GLUT1 ,

Síndrome de déficit 2 de GLUT1,

Criohidrocitose com redução da estomatina ,

Epilepsia idiopática generalizada
GLUT2 Ocorre nos hepatócitos , na mucosa intestinal e nas células epiteliais do rim. O transportador também é independente da insulina, mas tem baixa afinidade pela glicose (K M entre 17 e 66 mmol·l -1 ). Como resultado, a captação de glicose depende dos níveis de açúcar no sangue. Isso inibe a degradação do glicogênio no fígado. SLC2A2 Síndrome de Fanconi-Bickel ,

Diabetes mellitus não insulino-dependente
GLUT3 A GLUT3 ocorre principalmente, mas não apenas, nas células nervosas do cérebro. O K M mais baixo em comparação ao GLUT2 garante a captação de glicose suficiente, mesmo com níveis baixos de açúcar no sangue. É independente da insulina e serve como suprimento básico para o SNC. SLC2A3
-
GLUT4 O GLUT4 ocorre nas células de gordura e em todas as células do músculo estriado ( células do músculo esquelético e células do músculo cardíaco ). O transportador é insulino-dependente, possui alta afinidade e é armazenado intracelularmente na membrana das vesículas . Quando o nível de açúcar no sangue aumenta, o nível de insulina também aumenta. A insulina medeia a fusão das vesículas com a membrana plasmática , de modo que o nível de açúcar no sangue pode ser reduzido novamente pela absorção de glicose nas células. Os transportadores são então retomados por endocitose e podem ser usados ​​novamente. Nas células de gordura, a glicose pode então ser convertida em triacilglicerina e armazenada nas células musculares na forma de glicogênio . GLUT4, portanto, tem a função de um suprimento de glicose orientado pela demanda. SLC2A4
-
GLUT14 Ocorre apenas no testículo e é estruturalmente muito semelhante ao GLUT3. SLC2A14
-

Tipo 2


tensão designada		 descrição gene Fenótipos
GLUT5 Este tipo não é uma glicose pura, mas um transportador de frutose e ocorre principalmente nos espermatozóides , no trato intestinal e nos rins. SLC2A5
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GLUT7 Este transportador é usado para transportar a glicose produzida na gliconeogênese no fígado das células para o sangue. Para fazer isso, a glicose-6-fosfato deve primeiro ser desfosforilada pela glicose-6-fosfatase localizada no retículo endoplasmático . SLC2A7
-
GLUT9 O GLUT-9 é encontrado principalmente nos túbulos renais, onde reabsorve o ácido úrico . Em menor grau, duas isoformas são expressas em vários outros tipos de tecido e também podem transportar pequenas quantidades de frutose e glicose. SLC2A9 Hipouricemia
GLUT11 Tudo o que se sabe sobre esse transportador de glicose é que ele é expresso em três isoformas nas células do músculo cardíaco e esquelético. SLC2A11
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Tipo 3


tensão designada		 descrição gene Fenótipos
GLUT6 O GLUT-6 é expresso no cérebro, baço e leucócitos periféricos. SLC2A6
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GLUT8 O GLUT-8 transporta competitivamente glicose e frutose nas células testiculares. Sua expressão é inibida pelo estrogênio. SLC2A8
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GLUT10 Expresso em muitos tipos de tecido, mas especialmente no fígado e no pâncreas, este GLUT tem um Km = 0,28 mM para 2-desoxi- D- glicose. SLC2A10 Síndrome de Tortuosidade Arterial
GLUT12 GLUT-12 é uma proteína de membrana na região perinuclear das células musculares, desde que a insulina esteja ausente. SLC2A12
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função

Monossacarídeos como a glicose são facilmente solúveis em água e também no sangue ( polar ) e podem, portanto, ser facilmente transportados para as células-alvo através do sangue. A bicamada lipídica (apolar) das células é difícil para a glicose permear, razão pela qual existem transportadores de glicose nas membranas plasmáticas que facilitam a difusão . Eles funcionam sem consumo de energia puramente devido ao gradiente químico da glicose.

Para manter esse gradiente de concentração necessário entre os espaços intracelular e extracelular , a glicose reage à glicose-6-fosfato (G6P) após entrar no citosol , que é catalisado pela hexoquinase (várias isoformas ). G6P é o produto inicial da glicólise , a via da pentose fosfato e da síntese de glicogênio .

GLUT1, GLUT3 e GLUT4 assim como a hexoquinase IV são os fornecedores básicos de glicose do organismo, que funcionam de forma eficiente mesmo quando o nível de açúcar no sangue está baixo, pois possuem um Km baixo (e, portanto, alta afinidade). É importante que a quantidade de glicose que é metabolizada na célula dependa exclusivamente da quantidade de hexoquinase na célula e não do nível de açúcar no sangue.

Já o GLUT2 e a glucoquinase são dependentes em sua atividade da concentração de açúcar no sangue , pois apresentam baixa afinidade (Km alto). Isso significa que a glicose só é absorvida se houver hiperglicemia . Assim, eles servem como uma espécie de sensor de glicose. Se houver deficiência de glicose, o suprimento dos órgãos e músculos é garantido primeiro (de particular importância é o suprimento de glicose para os eritrócitos e o SNC, pois dependem de uma concentração mínima de glicose) antes que a glicose seja armazenada nas células do fígado ou células de gordura.

A glucoquinase no pâncreas garante que, dependendo da concentração de açúcar no sangue, insulina suficiente seja produzida e secretada. Se a hexoquinase estivesse localizada nessas células, as células β estariam completamente não adaptadas e secretariam insulina constantemente.

A maioria das células é incapaz de sintetizar glicose livre por conta própria porque carece de glicose-6-fosfatase . Portanto, eles dependem de um suprimento de sangue. Apenas os hepatócitos e, até certo ponto, as células intestinais e renais são capazes de realizar a gliconeogênese .

Importância médica

Defeitos em GLUTs podem causar várias doenças hereditárias raras.

literatura

  • Rainer Klinke, Hans-Christian Pape, Stefan Silbernagl (Hrsg.): Textbook of Physiology . 5ª edição. Thieme, Stuttgart 2005, ISBN 3-13-796003-7 .
  • Georg Löffler, Petro E. Petrides, Peter C. Heinrich (Eds.): Bioquímica e Patobioquímica . 8ª edição. Springer, Berlin 2006, ISBN 978-3-540-32680-9 .

Links da web

Evidência individual

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  3. ↑ Löffler / Petrides "Biochemie und Pathobiochemie" 9ª edição, p. 445.
  4. ↑ KT Coppieters, A. Wiberg, N. Amirian, TW Kay, MG von Herrath: Expressão do transportador de glicose persistente em células beta pancreáticas de indivíduos diabéticos tipo 1 de longa data. In: Pesquisa e análises sobre diabetes / metabolismo. Volume 27, Número 8, novembro de 2011, ISSN  1520-7560 , pp. 746-754, doi : 10.1002 / dmrr.1246 , PMID 22069254 .
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  8. ↑ Prof. Georg Löffler, Dr. Petro E. Petrides, Prof. Peter C. Heinrich: Bioquímica e Patobioquímica . Springer Medizin Verlag, Heidelberg 2006, ISBN 978-3-540-32680-9 . P. 376.
  9. ^ Solute Carrier Family 2 (Facilited Glucose Transporter), Membro 9; SLC2A9.  In: Herança Mendeliana Online no Homem . (Inglês)
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  11. ↑ OrphaNet: glicogenose de Bickel-Fanconi
  12. ↑ UniProt P11168
  13. ↑ Hipouricemia renal, 2; RHUC2.  In: Herança Mendeliana Online no Homem . (Inglês)
  14. ↑ Orphanet: tortuosidade arterial