Роля на GLUT4 инсулин и глюкагон в регулирането на гликолизата Образование
Контракцията и инсулинът са основните стимули, които активират транспорта на глюкоза в скелетните мускули. Мобилизацията на глюкоза от скелетните мускули представлява около 70% от глюкозата, взета от серума.
Следователно този процес е изключително важен за хомеостазата на глюкозата. .
Способността за транспортиране на глюкоза през плазмената мембрана е характерна черта на почти всички клетъчни типове, от прости бактерии до високоспециализирани невронални клетки.
Има 2 вида транспорт на глюкоза.
в. Лесен транспорт
Осигурява се от членове на фамилията GLUT transporter ("GLUcose Transporter"), които образуват пори през мембраната (uniport).
Някои ози навлизат през този тип пори чрез пасивна дифузия, тоест без влагане на енергия (този вид транспорт се извършва по посока на градиента на концентрацията или електрохимичния градиент).
Транспортирането на разтворено вещество чрез улеснена дифузия значително увеличава скоростта на пренасяне на това разтворено вещество.
KM глюкоза GLUT1 ≈ 1,5 mM (фигура по-долу).
GLUT2 (ген SCL2A2): изразява се предимно в черния дроб, β клетките на панкреаса, бъбреците и червата. KM глюкоза = 15 - 20 mM. Той също така носи фруктоза и галактоза.
GLUT2 осигурява двупосочен транспорт на глюкоза през мембраната. С други думи, именно транспортерът позволява на глюкозата да излезе от клетката, след като е била дефосфорилирана от глюкозо-6 фосфатаза (ензим глюконеогенеза).
Човешкият GLUT2 е 524 аминокиселинен протеин с приблизително 56% идентичност с човешкия GLUT1.
б. Вторичен активен транспорт
Извършва се чрез симпортите [Na +/глюкоза] ("Натрий/Глюкоза Ко-Транспортер" - SGLT1 и SGLT2) .
Тези символи използват трансмембранния градиент на Na +, генериран от натриевата помпа или [Na +/K +] -ATPase, състоящ се от 12 трансмембранни α спирали.
Роля на инсулина и транспортера на GLUT4
В нестимулирана клетка или когато концентрацията на инсулин е ниска, инсулинозависимият глюкозен транспортер GLUT4 се локализира в везикулите за съхранение на черния дроб и мускулните клетки.
Тези везикули трябва да се слеят с плазмената мембрана, преди глюкозата да влезе в клетката.
Когато нивото на циркулиращата глюкоза е високо, инсулинът се освобождава от островчетата Лангерханс и той улеснява мобилизирането на глюкоза чрез увеличаване на синтеза и транслокацията на GLUT4 от ендозомните отделения към плазмената мембрана.
В резултат на това абсорбцията на глюкоза се увеличава .
- Активната форма Rab-GTP участва в транслокацията на GLUT4 везикули за съхранение и в сливането на тези везикули с плазмената мембрана .
- По този начин концентрацията на GLUT4 върху плазмената мембрана се увеличава.
На повърхността на клетката GLUT4 улеснява дифузията на глюкозата по посока на нейния концентрационен градиент в чернодробните и мускулните клетки.
Попадайки в клетките, глюкозата бързо се фосфорилира от глюкокиназа в черния дроб и от хексокиназа в други тъкани, образувайки глюкозо-6-фосфат, който захранва гликолизата или се полимеризира до гликоген.
Глюкоза-6-фосфатът не може да дифузира обратно от клетките, което също поддържа градиента на концентрацията на свободна глюкоза, така че да може пасивно да се дифузира в клетките.
Структура на GLUT4
GLUT4 (Uniprot: P14672) е една от многото изоформи, които съставляват семейство от 14 транспортьори на хексоза при хора (GLUT1 до GLUT12, GLUT14 и HMIT), разделени на 3 класа.
GLUT4 полипептидната верига съдържа 509 аминокиселини, които образуват 12 трансмембранни спирали.
N-терминалният домейн съдържа спирали от I до VI, а C-терминалният домейн съдържа спирали от VII до XII. Тези 2 области образуват псевдо ос на симетрия около централен полюсен тунел, който позволява на глюкозата да влиза/излиза. Този амфипатичен тунел изглежда е образуван от спирали 1, 2, 4, 5, 7, 8, 10 и 11.