التخمة: الوظائف ، ناقلات الجلوكوز الرئيسية - مادة الاحياء - 2026

و تخمة هي سلسلة من نوع ناقلات البوابة، في المسؤول عن تنفيذ نقل الجلوكوز السلبي في العصارة الخلوية من مجموعة واسعة من خلايا الثدييات.

ومع ذلك ، فإن معظم GLUTs التي تم تحديدها حتى الآن ليست خاصة بالجلوكوز. على العكس من ذلك ، فهي قادرة على نقل السكريات المختلفة مثل المانوز والجالاكتوز والفركتوز والجلوكوزامين ، بالإضافة إلى أنواع أخرى من الجزيئات مثل اليورات والمانوسيتول.

هيكل نموذجي لناقل الجلوكوز GLUT. بواسطة A2-33 ، من ويكيميديا ​​كومنز.

تم تحديد ما لا يقل عن 14 GLUTs حتى الآن. كل منهم له خصائص هيكلية مشتركة ويختلف في كل من توزيع الأنسجة ونوع الجزيء الذي يحمله. لذلك ، يبدو أن كل نوع يتكيف مع ظروف فسيولوجية مختلفة حيث يؤدي دورًا استقلابيًا معينًا.

تعبئة الجلوكوز داخل الخلايا

تعتمد معظم الخلايا الحية على الأكسدة الجزئية أو الكلية للجلوكوز للحصول على الطاقة اللازمة للقيام بعملياتها الحيوية.

يعتمد دخول هذا الجزيء إلى العصارة الخلوية للخلية ، حيث يتم استقلابه ، على مساعدة البروتينات الناقلة ، نظرًا لأنها كبيرة وقطبية بما يكفي لتتمكن من عبور طبقة الدهون الثنائية بنفسها.

في الخلايا حقيقية النواة ، تم تحديد نوعين رئيسيين من الناقلات المشاركة في تعبئة هذا السكر: ناقلات Na + / الجلوكوز (SGLT) و uniporters GLUT.

يستخدم الأول آلية نقل نشطة ثانوية ، حيث يوفر ناقل الصوديوم المشترك الطاقة الدافعة لتنفيذ العملية. بينما يقوم الأخير بحركة سلبية ميسرة ، وهي آلية لا تتطلب طاقة وتكون لصالح تدرج تركيز السكر.

آلية النقل المستخدمة بواسطة ناقلات GLUT السداسية. بقلم إيما ديتمار - العمل الخاص ، CC BY-SA 4.0 ، https: //commons.wikimedia.org/w/index.php؟ Curid = 64036780

سيور GLUT

ناقلات GLUT ، للاختصار في اللغة الإنجليزية لـ "Glucose Transporters" ، هي مجموعة من الناقلات من نوع البوابة المسؤولة عن تنفيذ النقل السلبي للجلوكوز من الوسط خارج الخلية إلى العصارة الخلوية.

إنها تنتمي إلى عائلة كبيرة من ناقلات الانتشار الميسر (MSF) ، المكونة من عدد كبير من الناقلات المسؤولة عن تنفيذ النقل عبر الغشاء لمجموعة متنوعة من الجزيئات العضوية الصغيرة.

على الرغم من أن اسمها يبدو أنه يشير إلى أنها تنقل الجلوكوز فقط ، فإن هذه الناقلات لها خصائص مختلفة للسكريات الأحادية المختلفة مع ست ذرات كربون. لذلك ، فهي أكثر من ناقلات الجلوكوز ، فهي ناقلات هكسوز.

حتى الآن ، تم تحديد ما لا يقل عن 14 GLUT ويبدو أن موقعها خاص بنسيج الثدييات. أي أنه يتم التعبير عن كل شكل إسوي في أنسجة خاصة جدًا.

في كل من هذه الأنسجة ، تختلف الخصائص الحركية لهذه الناقلات بشكل ملحوظ. يبدو أن الأخير يشير إلى أن كل واحد منهم مصمم للاستجابة للاحتياجات الأيضية المختلفة.

بناء

تحتوي الـ 14 GLUTs التي تم تحديدها حتى الآن على سلسلة من الخصائص الهيكلية المشتركة.

جميعها عبارة عن بروتينات غشائية متعددة الكتلة متكاملة ، أي أنها تعبر طبقة ثنائية الدهون عدة مرات من خلال قطاعات عبر الغشاء غنية بالأحماض الأمينية الكارهة للماء.

يختلف تسلسل الببتيد لهذه الناقلات بين 490-500 من بقايا الأحماض الأمينية ، كما أن تركيبها الكيميائي ثلاثي الأبعاد مشابه لتلك التي تم الإبلاغ عنها لجميع الأعضاء الآخرين في عائلة الميسرين الرئيسيين (MSF).

يتميز هذا الهيكل بتقديم 12 مقطعًا من الغشاء في تكوين حلزون ألفا ونطاق خارج خلوي عالي الجليكوزيلات والذي ، اعتمادًا على نوع GLUT ، قد يكون موجودًا في الحلقة الثالثة أو الخامسة المشكلة.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم توجيه النهايات الأمينية والكربوكسيلية للبروتين نحو العصارة الخلوية وتظهر درجة معينة من التناظر الزائف. الطريقة التي يتم بها ترتيب هذه النهايات مكانيًا تؤدي إلى ظهور تجويف مفتوح يشكل موقع ربط الجلوكوز أو أي سكاريد أحادي آخر ليتم نقله.

وبهذا المعنى ، فإن تكوين المسام الذي يمر من خلاله السكر إلى أسفل موقع الربط يتم تحديده من خلال ترتيب مركزي من الحلزونات 3 و 5 و 7 و 11. المخلفات القطبية التي تسهل تكوين البيئة المائية الداخلية للمسام.

تصنيف

تم تصنيف GLUTs إلى ثلاث فئات كبيرة بناءً على درجة تشابه تسلسل الببتيد ، بالإضافة إلى موضع المجال الجليكوزيلاتي.

تحدد GLUTs التي تنتمي إلى الفئتين الأولى والثانية المجال عالي الجليكوزيلات إلى الحلقة الأولى خارج الخلية الموجودة بين أول مقطعين عبر الغشاء. بينما ، في الفئة الثالثة يقتصر على الحلقة التاسعة.

في كل فئة من هذه الفئات ، تختلف النسب المئوية للتماثل بين متواليات الببتيد بين 14 و 63٪ في المناطق الأقل حفظًا وبين 30 و 79٪ في المناطق شديدة الحفظ.

تتكون الفئة الأولى من ناقلات GLUT1 و GLUT2 و GLUT3 و GLUT 4 و GLUT14. الفئة الثانية لـ GLUT5 و 7 و 9 و 11. والفئة III لـ GLUT6 و 8 و 10 و 12 و 13.

من المهم الإشارة إلى أن كل من هذه الناقلات لها مواقع مختلفة وخصائص حركية وخصائص ووظائف الركيزة.

ناقلات ووظائف الجلوكوز الرئيسية

GLUT1

يتم التعبير عنها بشكل رئيسي في كريات الدم الحمراء وخلايا المخ والمشيمة والكلى. على الرغم من أن وظيفتها الرئيسية هي تزويد هذه الخلايا بمستويات الجلوكوز اللازمة لدعم التنفس الخلوي ، إلا أنها مسؤولة عن نقل الكربوهيدرات الأخرى مثل الجالاكتوز والمانوز والجلوكوزامين.

GLUT2

على الرغم من أن GLUT2 خاص جدًا بالجلوكوز ، إلا أن لديه تقارب أعلى للجلوكوزامين. ومع ذلك ، فإنه قادر أيضًا على نقل الفركتوز والجالاكتوز والمانوز إلى العصارة الخلوية في خلايا الكبد والبنكرياس والكلى في ظهارة الأمعاء الدقيقة.

GLUT3

على الرغم من أنه يحتوي على نسبة عالية من الجلوكوز ، إلا أن GLUT3 يرتبط أيضًا وينقل الجالاكتوز ، والمانوز ، والمالتوز ، والزيلوز ، وحمض ديهيدروكوربيك مع تقارب أقل.

يتم التعبير عنها بشكل رئيسي في الخلايا الجنينية ، لذلك فهي تحافظ على النقل المستمر لهذه السكريات من المشيمة إلى جميع خلايا الجنين. بالإضافة إلى ذلك ، تم اكتشافه في خلايا العضلات والخصية.

غلوت 4

لديه انجذاب كبير للجلوكوز ويتم التعبير عنه فقط في الأنسجة الحساسة للأنسولين. لذلك ، يرتبط بنقل الجلوكوز الذي يحفزه هذا الهرمون.

GLUT8

ينقل الجلوكوز والفركتوز إلى داخل خلايا الكبد والأعصاب والقلب والأمعاء والدهون.

غلوت 9

بالإضافة إلى نقل الجلوكوز والفركتوز ، فإنه يحتوي على تقارب كبير للبولات ، وهذا هو السبب في أنه يتوسط في امتصاصها في خلايا الكلى. ومع ذلك ، فقد وجد أنه يتم التعبير عنه أيضًا في الكريات البيض وخلايا الأمعاء الدقيقة.

غلوت 12

في العضلات الهيكلية ، يتم نقل هذا الناقل إلى غشاء البلازما استجابة للأنسولين ، وبالتالي يعمل في آليات الاستجابة لهذا الهرمون. تم تحديد تعبيره أيضًا في خلايا البروستاتا والمشيمة والكلى والدماغ والغدد الثديية.

غلوت 13

ينفذ النقل المقترن المحدد للميوينوزيتول والهيدروجين. مع هذا ، فإنه يساهم في خفض درجة الحموضة في السائل الدماغي الشوكي إلى قيم قريبة من 5.0 بواسطة الخلايا العصبية التي تشكل المخيخ والوطاء والحصين وجذع الدماغ.

المراجع

1. Augustin R. مراجعة نقدية. عائلة البروتين لميسرات نقل الجلوكوز: لا يتعلق الأمر فقط بالجلوكوز في النهاية الحياة IUBMB. 2010 ؛ 62 (5): 315-33.
2. Bell GI ، Kayano T ، Buse JB ، Burant CF ، Takeda J ، Lin D ، Fukumoto H ، Seino S. البيولوجيا الجزيئية لناقلات الجلوكوز في الثدييات. رعاية مرضى السكري. 1990 ؛ 13 (3): 198-208.
3. Castrejón V، Carbó R، Martínez M. الآليات الجزيئية المشاركة في نقل الجلوكوز. REB. 2007 ؛ 26 (2): 49-57.
4. Joost HG، Thorens B. عائلة GLUT الممتدة لميسري نقل السكر / البوليول: التسمية وخصائص التسلسل والوظيفة المحتملة لأعضائها الجدد (مراجعة). مول ممبر بيول.2001 ؛ 18 (4): 247-56.
5. Kinnamon SC ، Finger TE. طعم لـ ATP: ناقل عصبي في براعم التذوق. الخلايا العصبية الأمامية. 2013 ؛ 7: 264.
6. Scheepers A و Schmidt S و Manolescu A و Cheeseman CI و Bell A و Zahn C و Joost HG و Schürmann A. توصيف الجين البشري SLC2A11 (GLUT11): استخدام المروج البديل والوظيفة والتعبير والتوزيع دون الخلوي لثلاثة أشكال متساوية ، و نقص في تقويم العظام. مول ميمبر بيول.2005 ؛ 22 (4): 339-51.
7. Schürmann A. نظرة ثاقبة على ناقلات السداسي "الفردية" GLUT3 و GLUT5 و GLUT7. أنا J Physiol Endocrinol Metab. 2008 ؛ 295 (2): E225-6.
8. Thorens B، Mueckler M. ناقلات الجلوكوز في القرن الحادي والعشرين. أنا J Physiol Endocrinol Metab. 2010 ؛ 298 (2): E141-145.
9. Yang H و Wang D و Engelstad K و Bagay L و Wei Y و Rotstein M و Aggarwal V و Levy B و Ma L و Chung WK ​​و De Vivo DC. متلازمة نقص الجلوت 1 ومقايسة امتصاص الجلوكوز في كرات الدم الحمراء. آن نيورول. 2011 ؛ 70 (6): 996-1005.