GLUT 2: KENMERKEN, STRUCTUUR, FUNCTIES - BIOLOGIE - 2025

GLUT2 is een glucosetransporter met lage affiniteit die tot expressie wordt gebracht in de membranen van pancreas-, lever-, nier- en darmcellen, evenals in astrocyten en tanicyten. Naast het bemiddelen van glucosetransport, is het ook betrokken bij het transport van fructose, galactose en glucosamine; dus meer dan een glucosetransporteur is het een hexose-transporter.

Het feit dat het een lage affiniteit heeft voor glucose, zorgt ervoor dat het kan werken als een detecterend eiwit voor glucosespiegels in het bloed. Daarom neemt het deel aan de regulerende controle van veel fysiologische gebeurtenissen die reageren op fluctuaties in de glucoseconcentratie in het bloed.

De gefaciliteerde diffusie glucosetransporter type 2 (GLUT2) verandert zijn conformatie door de bindingsplaats voor glucose te mobiliseren van de buitenkant naar de binnenkant van het membraan (transporteiwit). Door LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], van Wikimedia Commons.

Van de vele processen die het reguleert, vallen de volgende op: 1) de afgifte van insuline door pancreascellen gestimuleerd door hoge concentraties glucose; 2) glucagonsecretie door hepatocyten voor glucoseproductie bij hypoglykemie.

Vergemakkelijkt transport van glucose naar de cel

Ongeveer 75% van de glucose die de cel binnenkomt om metabole routes voor energieproductie van brandstof te voorzien, doet dit via een passief transportmechanisme dat wordt gefaciliteerd door integrale membraaneiwitten, transporteurs genaamd.

Dit transportmechanisme staat algemeen bekend als gefaciliteerde diffusie. Het vereist geen bijdrage van energie om uitgevoerd te worden en wordt gegeven ten gunste van een concentratiegradiënt. Dat wil zeggen, van een gebied met een hoge concentratie naar een met een lage concentratie.

Ten minste 14 isovormen van door glucose gefaciliteerde diffusietransporters, waaronder GLUT2, zijn tot op heden geïdentificeerd. Ze behoren allemaal tot de belangrijkste superfamilie van facilitators (AZG) en worden bij consensus GLUTs genoemd (voor de afkorting in het Engels van "Glucose Transporters").

De verschillende GLUT's die tot op heden zijn gekarakteriseerd, worden gecodeerd door SLC2A-genen en vertonen duidelijke verschillen in aminozuursequentie, voorkeur voor de substraten die ze dragen, en cellulaire en weefseldistributie.

GLUT2-functies

GLUT2 mobiliseert glucose via een transportmechanisme in één richting (uniport). Deze functie wordt ook uitgevoerd door GLUT1, de meest voorkomende glucosetransporter in praktisch alle zoogdiercellen.

In tegenstelling tot dit heeft het echter een extreem lage affiniteit voor glucose, wat betekent dat het het alleen kan transporteren wanneer de concentraties van deze suiker de neiging hebben om zeer hoge waarden te bereiken in het extracellulaire milieu.

Ondanks dat het een lage affiniteit heeft voor glucose, heeft het een hoge transportcapaciteit, wat inhoudt dat het grote hoeveelheden van deze hexose met hoge snelheid kan transporteren. Deze twee kenmerken lijken verband te houden met de rol van deze transporter bij het reageren op subtiele veranderingen in glucoseconcentratie.

Moleculaire karakterisatiestudies van deze transporter hebben aangetoond dat het geen unieke specificiteit voor glucose heeft. Integendeel, het kan het passieve transport van fructose, galactose, mannose en glucosamine bemiddelen. Met een lage affiniteit voor de eerste drie en een hoge affiniteit voor glucosamine.

Omdat al deze moleculen suikers zijn met zes koolstofatomen, kan het worden beschouwd als een hexose-transporter in plaats van een glucosetransporteur.

GLUT2-structuur

GLUT2 heeft een peptidesequentie die 55% identiek is aan die van de transporter met hoge affiniteit voor glucose GLUT1.

Ondanks dit lage percentage gelijkenis tussen de sequenties van beide transporteiwitten, hebben studies uitgevoerd met röntgenkristallografie echter aangetoond dat ze een vergelijkbare structuur vertonen.

Deze structuur komt overeen met die van een multipass transmembraaneiwit in α-helix. Dat wil zeggen, het kruist het membraan meerdere keren door transmembraansegmenten die een α-helixconfiguratie hebben.

Zoals bij alle leden van de belangrijkste superfamilie van facilitators (MSF), waartoe het behoort, kruisen 12 spiraalvormige segmenten het membraan. Zes hiervan herschikken zichzelf ruimtelijk om een ​​hydrofiele porie te vormen waardoor suikers worden gemobiliseerd.

Opgemerkt moet worden dat de hexose-bindingsplaats wordt bepaald door de oriëntatie en pseudopsymmetrie die wordt gepresenteerd door de carboxyl- en aminoterminale uiteinden van het eiwit. Beiden blootgesteld aan dezelfde kant van het membraan genereren een holte waarin de rangschikking van de zes suikeratomen wordt herkend, waardoor hun vereniging wordt vergemakkelijkt.

Een verandering in de structuur van de transporter houdt verband met het mechanisme dat deze gebruikt om de suikers van de ene kant van het membraan naar de andere te transporteren. Deze structurele vervorming maakt het mogelijk om de bindingsplaats naar de cytoplasmatische kant te mobiliseren, waar de afgifte van het getransporteerde molecuul snel plaatsvindt.

GLUT2-functies

Naast het mediëren van de opslag van glucose, mannose, galactose en glucosamine in de cel, zijn er talrijke fysiologische functies toegeschreven aan de expressie van deze transporter in verschillende celtypen.

Veel van deze functies zijn bepaald met behulp van genonderdrukkingstechnieken. Deze laatste bestaan ​​uit het voorkomen van de expressie van het gen waarvan de functie moet worden bestudeerd in de cellen van een specifiek weefsel of van een compleet organisme.

In die zin heeft het blokkeren van de expressie van GLUT2 bij muizen onthuld dat dit eiwit het belangrijkste middel is voor glucosetransport in zowel nier- als levercellen. Bovendien is het transport van galactose en fructose niet gerelateerd aan de vorming van glucose uit deze suikers via gluconeogenese.

Bovendien is aangetoond dat het een regulerende rol speelt in verschillende fysiologische functies, aangezien het door zijn lage affiniteit voor glucose kan detecteren wanneer de concentraties van deze suiker hoog zijn.

De rol van GLUT2 bij het in stand houden van celhomeostase

Omdat het een cruciale functie vervult bij de opwekking van energie door alle cellen, vooral zenuwcellen, moet de concentratie in het bloed dichtbij een waarde van 5 mmol / l worden gehouden. Variaties in deze concentratie worden altijd gecontroleerd door regulerende eiwitten via "glucosedetectiemechanismen".

Deze mechanismen bestaan ​​uit moleculaire strategieën die een snelle reactie op plotselinge variaties in glucoseconcentratie mogelijk maken. In die zin verleent de expressie van GLUT2 in het membraan van cellen waarvan de functies worden geactiveerd door hyperglycemie, het een regulerende rol.

In feite is aangetoond dat insulinesecretie door pancreascellen wordt geactiveerd door de detectie van glucose door GLUT2.

Insulinesecretie door pancreascellen wordt geactiveerd door de detectie van glucose door GLUT2. Door Joshua J Reed, van Wikimedia Commons.

Bovendien bemiddelt het de autonome zenuwcontrole van voeding, thermoregulatie en het functioneren van pancreascellen gestimuleerd door glucosedetectie.

Wanneer GLUT2-niveaus in zenuwcellen dalen, genereren ze een positief signaal om glucagon-secretie te activeren. Onthoud dat glucagon een hormoon is dat de glucoseproductie door de lever uit glycogeenvoorraden bevordert.

Referenties

1. Burcelin R, Thorens B. Bewijs dat extrapancreatische GLUT-afhankelijke glucosesensoren de glucagonsecretie regelen. Suikerziekte. 2001; 50 (6): 1282-1289.
2. Kellett GL, Brot-Laroche E, Mace OJ, Leturque A. Suikeropname in de darm: de rol van GLUT2. Annu Rev Nutr. 2008; 28: 35-54.
3. Lamy CM, Sanno H, Labouèbe G, Picard A, Magnan C, Chatton JY, Thorens B. Hypoglykemie-geactiveerde GLUT2-neuronen van de nucleus tractus solitaries stimuleren vagale activiteit en glucagon-secretie. Cell Metab. 2014; 19 (3): 527-538.
4. Mueckler M, Thorens B. De SLC2 (GLUT) -familie van membraantransporters. Mol Aspects Med.2013; 34 (2-3): 121-38.
5. Tarussio D, Metref S, Seyer P, Mounien L, Vallois D, Magnan C, Foretz M, Thorens B.Nerveuze glucosewaarneming reguleert postnatale β-celproliferatie en glucosehomeostase. J Clin Invest. 2014; 124 (1): 413-424.
6. B. GLUT2 in pancreas- en extra-pancreatische glucodetectie (overzicht). Mol Membr Biol.2001; 18 (4): 265-273.
7. Thorens B, Mueckler M. Glucosetransporteurs in de 21e eeuw. Ben J Physiol Endocrinol Metab. 2010; 298 (2): E141-E145.
8. Thorens B. GLUT2, glucosewaarneming en glucosehomeostase. Diabetologie. 2015; 58 (2): 221-232.