GLUT 2: ลักษณะโครงสร้างหน้าที่ - ชีววิทยา - 2026

GLUT2เป็นตัวขนส่งกลูโคสที่มีความสัมพันธ์ต่ำซึ่งแสดงออกในเยื่อหุ้มของตับอ่อนตับไตและเซลล์ในลำไส้เช่นเดียวกับในแอสโตรไซท์และทานิไซท์ นอกเหนือจากการเป็นตัวกลางในการขนส่งกลูโคสแล้วยังเกี่ยวข้องกับการขนส่งฟรุกโตสกาแลคโตสและกลูโคซามีน มากกว่าตัวขนส่งกลูโคสมันก็คือตัวลำเลียงเฮกโซส

ความจริงที่ว่ากลูโคสมีความสัมพันธ์ต่ำทำให้สามารถทำหน้าที่เป็นโปรตีนตรวจจับระดับกลูโคสในเลือด ดังนั้นจึงมีส่วนร่วมในการควบคุมกฎข้อบังคับของเหตุการณ์ทางสรีรวิทยาหลายอย่างที่ตอบสนองต่อความผันผวนของความเข้มข้นของกลูโคสในเลือด

ตัวลำเลียงกลูโคสชนิดที่ 2 (GLUT2) ที่อำนวยความสะดวกจะเปลี่ยนรูปแบบโดยการเคลื่อนย้ายที่ยึดสำหรับกลูโคสจากด้านนอกไปยังด้านในของเมมเบรน (โปรตีนขนย้าย) โดย LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] จาก Wikimedia Commons

ในหลายกระบวนการที่ควบคุมมีสิ่งต่อไปนี้ที่โดดเด่น: 1) การปล่อยอินซูลินโดยเซลล์ตับอ่อนที่กระตุ้นโดยกลูโคสที่มีความเข้มข้นสูง 2) การหลั่งกลูคากอนโดยเซลล์ตับเพื่อผลิตกลูโคสในภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ

อำนวยความสะดวกในการขนส่งกลูโคสเข้าสู่เซลล์

ประมาณ 75% ของน้ำตาลกลูโคสที่เข้าสู่เซลล์เพื่อเป็นเชื้อเพลิงเส้นทางการเผาผลาญสำหรับการผลิตพลังงานทำได้โดยผ่านกลไกการขนส่งแบบพาสซีฟที่อำนวยความสะดวกโดยโปรตีนเมมเบรนที่เรียกว่าทรานสเฟอร์

กลไกการขนส่งนี้เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายว่าการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวก ไม่จำเป็นต้องมีส่วนร่วมของพลังงานในการดำเนินการและได้รับการสนับสนุนจากการไล่ระดับความเข้มข้น นั่นคือจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังพื้นที่ที่มีความเข้มข้นต่ำ

จนถึงปัจจุบันมีการระบุไอโซฟอร์มของกลูโคสอย่างน้อย 14 รูปแบบที่อำนวยความสะดวกในการแพร่กระจายซึ่งรวมถึง GLUT2 ทั้งหมดนี้อยู่ในกลุ่ม Superfamily ของผู้อำนวยความสะดวก (MSF) และโดยฉันทามติเรียกว่า GLUTs (สำหรับคำย่อในภาษาอังกฤษของ "Glucose Transporters")

GLUT ที่แตกต่างกันที่มีลักษณะจนถึงปัจจุบันถูกเข้ารหัสโดยยีน SLC2A และมีความแตกต่างที่ชัดเจนในลำดับกรดอะมิโนความชอบสำหรับพื้นผิวที่มีและการกระจายของเซลล์และเนื้อเยื่อ

คุณสมบัติ GLUT2

GLUT2 ระดมกลูโคสผ่านกลไกการขนส่งในทิศทางเดียว (Uniport) ฟังก์ชั่นนี้ดำเนินการโดย GLUT1 ซึ่งเป็นตัวขนส่งกลูโคสที่มีอยู่มากที่สุดในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทุกชนิด

อย่างไรก็ตามมันมีความสัมพันธ์กับกลูโคสที่ต่ำมากซึ่งหมายความว่าสามารถขนส่งได้ก็ต่อเมื่อความเข้มข้นของน้ำตาลนี้มีแนวโน้มที่จะมีค่าสูงมากในสภาพแวดล้อมนอกเซลล์

แม้จะมีความสัมพันธ์กับกลูโคสต่ำ แต่ก็มีความสามารถในการขนส่งสูงซึ่งหมายความว่าสามารถขนส่งเฮกโซสจำนวนมากได้ด้วยความเร็วสูง ลักษณะทั้งสองนี้เกี่ยวข้องกับบทบาทของผู้ขนส่งในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของความเข้มข้นของกลูโคส

การศึกษาลักษณะโมเลกุลของสารลำเลียงนี้แสดงให้เห็นว่าไม่มีความจำเพาะเฉพาะสำหรับกลูโคส ในทางตรงกันข้ามมันสามารถเป็นสื่อกลางในการขนส่งฟรุกโตสกาแลคโตสแมนโนสและกลูโคซามีนแบบพาสซีฟ นำเสนอความสัมพันธ์ต่ำสำหรับสามคนแรกและความสัมพันธ์สูงสำหรับกลูโคซามีน

เนื่องจากโมเลกุลเหล่านี้ทั้งหมดเป็นน้ำตาลที่มีคาร์บอน 6 อะตอมจึงถือได้ว่าเป็นตัวลำเลียงเฮกโซสมากกว่าตัวลำเลียงกลูโคส

โครงสร้าง GLUT2

GLUT2 มีลำดับเปปไทด์ 55% เหมือนกับของผู้ขนส่งที่มีความสัมพันธ์กันสูงสำหรับกลูโคส GLUT1

อย่างไรก็ตามแม้จะมีความคล้ายคลึงกันในระดับต่ำระหว่างลำดับของตัวขนส่งทั้งสอง แต่การศึกษาที่ดำเนินการโดยผลึกรังสีเอกซ์แสดงให้เห็นว่ามีโครงสร้างที่คล้ายคลึงกัน

โครงสร้างนี้สอดคล้องกับโปรตีนทรานส์เมมเบรนแบบหลายตัวในα-helix นั่นคือมันข้ามเมมเบรนหลายครั้งผ่านส่วนของทรานส์เมมเบรนที่มีการกำหนดค่าα-helix

เช่นเดียวกับสมาชิกทั้งหมดของกลุ่มผู้อำนวยความสะดวกหลัก (MSF) ซึ่งเป็นสมาชิก 12 ส่วนขดลวดข้ามเมมเบรน หกสิ่งเหล่านี้จัดเรียงตัวเองใหม่ในเชิงพื้นที่เพื่อสร้างรูขุมขนที่ชอบน้ำซึ่งจะมีการเคลื่อนย้ายน้ำตาล

ควรสังเกตว่าไซต์ที่มีผลผูกพันเฮกโซสถูกกำหนดโดยการวางแนวและความสมมาตรเทียมที่นำเสนอโดยคาร์บอกซิลและปลายขั้วอะมิโนของโปรตีน ทั้งสองสัมผัสที่ด้านเดียวกันของเมมเบรนจะสร้างโพรงซึ่งรับรู้การจัดเรียงของอะตอมน้ำตาลทั้งหกซึ่งเอื้อให้เกิดการรวมตัวกัน

การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของตัวลำเลียงเกี่ยวข้องกับกลไกที่ใช้ในการขนส่งน้ำตาลจากด้านหนึ่งของเมมเบรนไปยังอีกด้านหนึ่ง การเปลี่ยนรูปโครงสร้างนี้ทำให้สามารถเคลื่อนย้ายไซต์ที่มีผลผูกพันไปทางด้านไซโตพลาสซึมได้ซึ่งการปลดปล่อยโมเลกุลที่ถูกขนส่งจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว

คุณสมบัติ GLUT2

นอกเหนือจากการเป็นสื่อกลางในการกักเก็บกลูโคสแมนโนสกาแลคโตสและกลูโคซามีนภายในเซลล์แล้วยังมีการทำงานทางสรีรวิทยาอีกมากมายในการแสดงออกของตัวลำเลียงนี้ในเซลล์ประเภทต่างๆ

ฟังก์ชันเหล่านี้หลายอย่างถูกกำหนดโดยใช้เทคนิคการปราบปรามยีน ส่วนหลังประกอบด้วยการป้องกันการแสดงออกของยีนที่มีหน้าที่ศึกษาในเซลล์ของเนื้อเยื่อเฉพาะหรือของสิ่งมีชีวิตที่สมบูรณ์

ในแง่นี้การปิดกั้นการแสดงออกของ GLUT2 ในหนูได้แสดงให้เห็นว่าโปรตีนนี้ถือเป็นวิธีการหลักในการขนส่งกลูโคสทั้งในไตและเซลล์ตับ นอกจากนี้การขนส่งกาแลคโตสและฟรุคโตสไม่เกี่ยวข้องกับการสร้างกลูโคสจากน้ำตาลเหล่านี้ผ่านทางกลูโคโนเจเนซิส

นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่ามันมีบทบาทกำกับดูแลในการทำงานทางสรีรวิทยาต่างๆเนื่องจากความสัมพันธ์ที่ต่ำของกลูโคสทำให้สามารถตรวจจับได้เมื่อความเข้มข้นของน้ำตาลนี้สูง

บทบาทของ GLUT2 ในการบำรุงรักษาสภาวะสมดุลของเซลล์

เนื่องจากมีบทบาทสำคัญในการสร้างพลังงานของเซลล์ทั้งหมดโดยเฉพาะเซลล์ประสาทความเข้มข้นในเลือดจึงต้องอยู่ในระดับใกล้เคียงกับค่า 5 mmol / l ความแปรปรวนของความเข้มข้นนี้มักจะถูกตรวจสอบโดยโปรตีนควบคุมผ่านกลไก "การตรวจหาน้ำตาลกลูโคส"

กลไกเหล่านี้ประกอบด้วยกลยุทธ์ระดับโมเลกุลที่ช่วยให้ตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อความเข้มข้นของกลูโคสที่เปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน ในแง่นี้การแสดงออกของ GLUT2 ในเยื่อหุ้มเซลล์ที่มีการทำงานของน้ำตาลในเลือดสูงทำให้มีบทบาทในการกำกับดูแล

ในความเป็นจริงแสดงให้เห็นว่าการหลั่งอินซูลินโดยเซลล์ตับอ่อนถูกกระตุ้นโดยการตรวจหากลูโคสโดย GLUT2

การหลั่งอินซูลินโดยเซลล์ตับอ่อนถูกกระตุ้นโดยการตรวจหาน้ำตาลกลูโคสโดย GLUT2 โดย Joshua J Reed จาก Wikimedia Commons

นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการควบคุมประสาทอัตโนมัติในการให้อาหารการควบคุมอุณหภูมิและการทำงานของเซลล์ตับอ่อนที่กระตุ้นโดยการตรวจหาน้ำตาลกลูโคส

เมื่อระดับ GLUT2 ในเซลล์ประสาทลดลงจะสร้างสัญญาณบวกเพื่อกระตุ้นการหลั่งกลูคากอน โปรดจำไว้ว่ากลูคากอนเป็นฮอร์โมนที่ส่งเสริมการผลิตกลูโคสโดยตับจากแหล่งเก็บไกลโคเจน

อ้างอิง

1. Burcelin R, Thorens B. หลักฐานที่แสดงว่าเซ็นเซอร์กลูโคสที่อาศัย GLUT ภายนอกควบคุมการหลั่งกลูคากอน โรคเบาหวาน. 2001 50 (6): 1282-1289
2. Kellett GL, Brot-Laroche E, Mace OJ, Leturque A. การดูดซึมน้ำตาลในลำไส้: บทบาทของ GLUT2 Annu Rev Nutr. 2008 28: 35-54.
3. Lamy CM, Sanno H, Labouèbe G, Picard A, Magnan C, Chatton JY, Thorens B. เซลล์ประสาท GLUT2 ที่กระตุ้นภาวะน้ำตาลในเลือดของนิวเคลียสทางเดินอาหารช่วยกระตุ้นการทำงานของช่องคลอดและการหลั่งกลูคากอน Metab ของเซลล์ 2014; 19 (3): 527-538
4. Mueckler M, Thorens B. ตระกูล SLC2 (GLUT) ของตัวลำเลียงเมมเบรน ด้าน Mol Med.2013; 34 (2-3): 121-38.
5. Tarussio D, Metref S, Seyer P, Mounien L, Vallois D, Magnan C, Foretz M, Thorens B. การตรวจจับกลูโคสในระบบประสาทควบคุมการเพิ่มจำนวนเซลล์หลังคลอดและการปรับสมดุลของกลูโคส J Clin Invest. 2014; 124 (1): 413-424
6. B. GLUT2 ในการตรวจหากลูโคในตับอ่อนและตับอ่อน (บทวิจารณ์) โมล Membr จิตเวช. 2544; 18 (4): 265-273.
7. Thorens B, Mueckler M. ผู้ขนส่งกลูโคสในศตวรรษที่ 21 Am J Physiol Endocrinol Metab. 2010 298 (2): E141-E145
8. Thorens B. GLUT2 การตรวจจับกลูโคสและสภาวะสมดุลของกลูโคส Diabetology 2015; 58 (2): 221-232.