تخمة 2: الخصائص والبنية والوظائف - مادة الاحياء - 2026

GLUT2 عبارة عن ناقل جلوكوز منخفض التقارب يتم التعبير عنه في أغشية خلايا البنكرياس والكبد والكلى والأمعاء وكذلك في الخلايا النجمية والخلايا الدبقية. بالإضافة إلى التوسط في نقل الجلوكوز ، فإنه يشارك أيضًا في نقل الفركتوز والجالاكتوز والجلوكوزامين ؛ لذلك أكثر من مجرد ناقل جلوكوز ، فهو ناقل سداسي.

حقيقة أنه يحتوي على تقارب منخفض للجلوكوز يسمح له بالعمل كبروتين استشعار لمستويات الجلوكوز في الدم. لذلك ، فهو يشارك في الرقابة التنظيمية للعديد من الأحداث الفسيولوجية التي تستجيب لتقلبات تركيز الجلوكوز في الدم.

يغير ناقل الجلوكوز بالانتشار الميسر من النوع 2 (GLUT2) شكله عن طريق تعبئة موقع الربط للجلوكوز من الجانب الخارجي إلى الجانب الداخلي للغشاء (بروتين الناقل). بقلم LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] ، من ويكيميديا ​​كومنز.

من بين العديد من العمليات التي تنظمها ، يبرز ما يلي: 1) إفراز الأنسولين بواسطة خلايا البنكرياس التي تحفزها تركيزات عالية من الجلوكوز. 2) إفراز الجلوكاجون بواسطة خلايا الكبد لإنتاج الجلوكوز في نقص السكر في الدم.

تسهيل نقل الجلوكوز إلى الخلية

ما يقرب من 75 ٪ من الجلوكوز الذي يدخل الخلية لتغذية مسارات التمثيل الغذائي لإنتاج الطاقة يفعل ذلك من خلال آلية نقل سلبي يتم تسهيلها بواسطة بروتينات غشاء متكاملة تسمى الناقلات.

تُعرف آلية النقل هذه على نطاق واسع بالانتشار الميسر. لا يتطلب أي مساهمة للطاقة ويتم تقديمها لصالح تدرج التركيز. أي من منطقة عالية التركيز إلى منطقة منخفضة التركيز.

تم تحديد ما لا يقل عن 14 شكلًا إسويًا من ناقلات انتشار الجلوكوز ، بما في ذلك GLUT2 ، حتى الآن. كلهم ينتمون إلى العائلة الفائقة الرئيسية للميسرين (MSF) وتسمى ، بالإجماع ، GLUTs (للاختصار في اللغة الإنجليزية من "Glucose Transporters").

يتم ترميز GLUTs المختلفة التي تم تمييزها حتى الآن بواسطة جينات SLC2A وتظهر اختلافات ملحوظة في تسلسل الأحماض الأمينية ، وتفضيل الركائز التي تحملها ، والتوزيع الخلوي والأنسجي.

ميزات GLUT2

يقوم GLUT2 بتعبئة الجلوكوز من خلال آلية نقل في اتجاه واحد (منفذ أحادي). يتم تنفيذ هذه الوظيفة أيضًا بواسطة GLUT1 ، ناقل الجلوكوز الأكثر وفرة في جميع خلايا الثدييات تقريبًا.

ومع ذلك ، على عكس هذا ، فإن تقاربه منخفض للغاية للجلوكوز ، مما يعني أنه قادر على نقله فقط عندما تميل تركيزات هذا السكر إلى الوصول إلى قيم عالية جدًا في البيئة خارج الخلية.

على الرغم من وجود تقارب منخفض للجلوكوز ، إلا أنه يتمتع بقدرة نقل عالية ، مما يعني أنه يمكنه نقل كميات كبيرة من هذا الهكسوز بسرعة عالية. يبدو أن هاتين الخاصيتين مرتبطتان بدور الناقل في الاستجابة للتغيرات الطفيفة في تركيز الجلوكوز.

أظهرت دراسات التوصيف الجزيئي لهذا الناقل أنه ليس لديه خصوصية فريدة للجلوكوز. على العكس من ذلك ، فهي قادرة على التوسط في النقل السلبي للفركتوز والجالاكتوز والمانوز والجلوكوزامين. تقديم تقارب منخفض للثلاثة الأولى وتقارب عالي للجلوكوزامين.

نظرًا لأن كل هذه الجزيئات عبارة عن سكريات تحتوي على ست ذرات كربون ، فيمكن اعتبارها ناقل هيكسيوز بدلاً من ناقل جلوكوز.

هيكل GLUT2

يحتوي GLUT2 على تسلسل ببتيد بنسبة 55٪ مطابق لتسلسل ناقل تقارب عالي للجلوكوز GLUT1.

ومع ذلك ، على الرغم من هذه النسبة المنخفضة من التشابه بين متواليات كلا الناقلتين ، فقد أظهرت الدراسات التي أجريت بواسطة علم البلورات بالأشعة السينية أنهما يمثلان بنية مماثلة.

يتوافق هذا الهيكل مع بروتين الغشاء متعدد الكتلة في الحلزون ألفا. أي أنه يعبر الغشاء عدة مرات من خلال مقاطع الغشاء التي لها تكوين α-helix.

كما هو الحال في جميع أعضاء عائلة الميسرين الرئيسية الرئيسية (MSF) ، التي تنتمي إليها ، هناك 12 مقطعًا حلزونيًا عبر الغشاء. ستة من هؤلاء يعيدون ترتيب أنفسهم مكانيًا لتشكيل مسام محبة للماء يتم من خلالها تعبئة السكريات.

تجدر الإشارة إلى أن موقع الربط السداسي يتم تحديده من خلال الاتجاه والتناظر الكاذب المقدم من طرف الكربوكسيل والنهايات الأمينية للبروتين. كلاهما يتعرضان لنفس الجانب من الغشاء ينتج عنه تجويف يتم فيه التعرف على ترتيب ذرات السكر الست ، مما يسهل اتحادهم.

يرتبط التغيير في هيكل الناقل بالآلية التي يستخدمها لنقل السكريات من جانب واحد من الغشاء إلى الجانب الآخر. هذا التشوه الهيكلي يجعل من الممكن تحريك موقع الارتباط نحو الجانب السيتوبلازمي ، حيث يحدث إطلاق الجزيء الذي تم نقله بسرعة.

ميزات GLUT2

بالإضافة إلى التوسط في عزل الجلوكوز ، المانوز ، الجالاكتوز ، والجلوكوزامين داخل الخلية ، تم إرجاع العديد من الوظائف الفسيولوجية إلى التعبير عن هذا الناقل في أنواع مختلفة من الخلايا.

تم تحديد العديد من هذه الوظائف باستخدام تقنيات كبت الجينات. يتكون الأخير من منع التعبير عن الجين الذي ستتم دراسة وظيفته في خلايا نسيج معين أو كائن حي كامل.

بهذا المعنى ، فإن منع التعبير عن GLUT2 في الفئران قد كشف أن هذا البروتين يشكل الوسيلة الرئيسية لنقل الجلوكوز في كل من خلايا الكلى والكبد. بالإضافة إلى ذلك ، لا يرتبط نقل الجالاكتوز والفركتوز بتوليد الجلوكوز من هذه السكريات عن طريق استحداث السكر.

بالإضافة إلى ذلك ، فقد ثبت أنه يمارس دورًا تنظيميًا في وظائف فسيولوجية مختلفة ، نظرًا لأن تقاربه المنخفض للجلوكوز يسمح له باكتشاف متى تكون تركيزات هذا السكر عالية.

دور GLUT2 في الحفاظ على التوازن الخلوي

نظرًا لأنه يؤدي وظيفة حاسمة في توليد الطاقة من قبل جميع الخلايا ، وخاصة الخلايا العصبية ، يجب أن يظل تركيزها في الدم قريبًا من قيمة 5 مليمول / لتر. يتم دائمًا مراقبة الاختلافات في هذا التركيز بواسطة البروتينات المنظمة من خلال آليات "الكشف عن الجلوكوز".

تتكون هذه الآليات من استراتيجيات جزيئية تسمح بالاستجابة السريعة للتغيرات المفاجئة في تركيز الجلوكوز. بهذا المعنى ، فإن التعبير عن GLUT2 في غشاء الخلايا التي يتم تنشيط وظائفها عن طريق ارتفاع السكر في الدم يمنحها دورًا تنظيميًا.

في الواقع ، لقد ثبت أن إفراز خلايا البنكرياس للأنسولين يتم تحفيزه عن طريق الكشف عن الجلوكوز بواسطة GLUT2.

يتم تحفيز إفراز الأنسولين بواسطة خلايا البنكرياس عن طريق الكشف عن الجلوكوز بواسطة GLUT2. بقلم جوشوا جيه ريد ، من ويكيميديا ​​كومنز.

بالإضافة إلى ذلك ، فهو يتوسط في التحكم العصبي اللاإرادي في التغذية ، والتنظيم الحراري وعمل خلايا البنكرياس التي يتم تحفيزها عن طريق الكشف عن الجلوكوز.

عندما تنخفض مستويات GLUT2 في الخلايا العصبية فإنها تولد إشارة إيجابية لتحفيز إفراز الجلوكاجون. تذكر أن الجلوكاجون هو هرمون يعزز إنتاج الجلوكوز في الكبد من مخازن الجليكوجين.

المراجع

1. Burcelin R، Thorens B. الدليل على أن مستشعرات الجلوكوز المعتمدة على GLUT خارج البنكرياس تتحكم في إفراز الجلوكاجون. داء السكري. 2001 ؛ 50 (6): 1282-1289.
2. Kellett GL ، Brot-Laroche E ، Mace OJ ، Leturque A. امتصاص السكر في الأمعاء: دور GLUT2. Annu Rev Nutr. 2008 ؛ 28: 35-54.
3. Lamy CM ، Sanno H ، Labouèbe G ، Picard A ، Magnan C ، Chatton JY ، Thorens B. الخلايا العصبية GLUT2 المنشطة لنقص السكر في الدم في نواة السبيل المنفردة تحفز النشاط المبهم وإفراز الجلوكاجون. ميتاب الخلية. 2014 ؛ 19 (3): 527-538.
4. Mueckler M ، Thorens B. عائلة SLC2 (GLUT) لناقلات الأغشية. مول أسبكتس ميد.2013 ؛ 34 (2-3): 121-38.
5. Tarussio D، Metref S، Seyer P، Mounien L، Vallois D، Magnan C، Foretz M، Thorens B. استشعار الجلوكوز العصبي ينظم تكاثر الخلايا بعد الولادة واستتباب الجلوكوز. ياء كلين إنفست. 2014 ؛ 124 (1): 413-424.
6. ب. GLUT2 في الكشف عن الجلوكوز في البنكرياس وخارج البنكرياس (مراجعة). مول ميمبر بيول.2001 ؛ 18 (4): 265-273.
7. Thorens B، Mueckler M. ناقلات الجلوكوز في القرن الحادي والعشرين. أنا J Physiol Endocrinol Metab. 2010 ؛ 298 (2): E141-E145.
8. Thorens B. GLUT2 ، استشعار الجلوكوز وتوازن الجلوكوز. السكري. 2015 ؛ 58 (2): 221-232.