GLUTは、コンベヤゲート型の一連であるにおいて、哺乳動物細胞の広範囲の細胞質ゾルに受動グルコース輸送を行う担当。
ただし、これまでに確認されているほとんどのGLUTは、グルコースに特異的ではありません。逆に、それらはマンノース、ガラクトース、フルクトース、グルコサミンなどのさまざまな糖だけでなく、尿酸塩やマンノシトールなどの他のタイプの分子を輸送することができます。
GLUTグルコース輸送体の典型的な構造。ウィキメディア・コモンズのA2-33による。
これまでに少なくとも14のGLUTが確認されています。それらはすべて共通の構造的特徴を持ち、組織分布とそれが運ぶ分子のタイプの両方が異なります。したがって、各タイプは、特定の代謝的役割を果たしているさまざまな生理学的条件に適応しているようです。
細胞内のグルコースの動員
ほとんどの生きている細胞は、その重要なプロセスを実行するために必要なエネルギーを得るために、グルコースの部分的または完全な酸化に依存しています。
代謝された細胞のサイトゾルへのこの分子の侵入は、それ自体が脂質二重層を通過できるほど大きく極性が大きいため、トランスポータータンパク質の助けに依存します。
真核細胞では、この糖の動員に関与する2つの主要なタイプのトランスポーターが同定されています：Na + /グルコース共輸送体（SGLT）とGLUTユニポーター。
前者は、Na +共輸送がプロセスを実行するための原動力となる二次的な能動輸送メカニズムを使用します。後者は促進された受動運動を実行しますが、エネルギーを必要とせず、糖の濃度勾配に有利なメカニズムです。
GLUTヘキソーストランスポーターが使用する輸送メカニズム。Emma Dittmar著-自分の仕事、CC BY-SA 4.0、https：//commons.wikimedia.org/w/index.php？Curid = 64036780
GLUTコンベヤー
「グルコーストランスポーター」の英語の頭字語のGLUTトランスポーターは、細胞外培地からサイトゾルへのグルコースの受動輸送を実行する責任があるゲート型トランスポーターのグループです。
それらは、多種多様な小さな有機分子の膜貫通輸送を行うことに関与する多数の輸送体から構成される、促進拡散輸送体（MSF）の素晴らしいスーパーファミリーに属しています。
それらの名前はグルコースのみを輸送することを示しているようですが、これらのトランスポーターは、6つの炭素原子を持つさまざまな単糖類に対してさまざまな特異性を持っています。したがって、グルコース輸送体よりもヘキソース輸送体です。
現在までに、少なくとも14のGLUTが特定されており、それらの場所は哺乳類の組織特異的であるように見えます。つまり、各アイソフォームは非常に特定の組織で発現されます。
これらの各組織では、これらのトランスポーターの速度論的特性が著しく異なります。後者は、それぞれが異なる代謝ニーズに対応するように設計されていることを示しているようです。
構造
現在までに確認されている14のGLUTには、一連の共通の構造特性があります。
それらはすべて、一体型マルチパス膜タンパク質です。つまり、疎水性アミノ酸が豊富な膜貫通セグメントを介して、脂質二重層を複数回通過します。
これらのトランスポーターのペプチド配列は490〜500アミノ酸残基の間で変化し、それらの3次元化学構造は主要ファシリテータースーパーファミリー（MSF）の他のすべてのメンバーについて報告されたものと同様です。
この構造は、α-ヘリックス構成の12個の膜貫通セグメントと、GLUTのタイプに応じて、形成される3番目または5番目のループに配置される高度にグリコシル化された細胞外ドメインを提示することを特徴とします。
さらに、タンパク質のアミノ末端とカルボキシル末端は細胞質ゾルの方向を向いており、ある程度の疑似対称性を示します。これらの端が空間的に配置される方法は、グルコースまたは輸送される他の任意の単糖の結合部位を構成する開いた空洞を生じさせる。
この意味で、糖が結合部位の下流を通過する細孔の形成は、ヘリックス3、5、7、および11の中心配置によって定義されます。細孔の内部親水性環境の形成を促進する極性残留物。
分類
GLUTは、ペプチド配列の類似度とグリコシル化ドメインの位置に基づいて、3つの大きなクラスに分類されています。
クラスIおよびIIに属するGLUTは、高度にグリコシル化されたドメインを最初の2つの膜貫通セグメントの間にある最初の細胞外ループに制限します。一方、クラスIIIでは9番目のループに制限されています。
これらのクラスのそれぞれにおいて、ペプチド配列間の相同性の割合は、あまり保存されていない領域では14〜63％、高度に保存されている領域では30〜79％の範囲で異なります。
クラスIは、GLUT1、GLUT2、GLUT3、GLUT 4およびGLUT14トランスポーターで構成されています。GLUT5、7、9、11のクラスII、GLUT6、8、10、12、13のクラスIII。
これらのトランスポーターのそれぞれが異なる場所、速度論的特性、基質特異性および機能を持っていることを言及することが重要です。
主なグルコース輸送体と機能
GLUT1
主に赤血球、脳細胞、胎盤、腎臓に発現しています。その主な機能は、これらの細胞に細胞呼吸をサポートするために必要なグルコースレベルを提供することですが、ガラクトース、マンノース、グルコサミンなどの他の炭水化物の輸送を担っています。
GLUT2
GLUT2はグルコースに対して非常に特異的ですが、グルコサミンに対してより高い親和性を持っています。しかしながら、それはまた、フルクトース、ガラクトースおよびマンノースを小腸上皮の肝臓、膵臓および腎臓細胞の細胞質ゾルに輸送することができる。
GLUT3
グルコースに対する親和性は高いですが、GLUT3はガラクトース、マンノース、マルトース、キシロース、デヒドロアスコルビン酸にも結合し、親和性が低くなります。
それは主に胚細胞で発現されるので、胎盤から胎児のすべての細胞へのこれらの糖の継続的な輸送を維持します。さらに、筋肉や精巣細胞で検出されています。
GLUT4
グルコースに対して高い親和性があり、インスリン感受性組織でのみ発現します。したがって、それはこのホルモンによって刺激されたグルコース輸送に関連しています。
GLUT8
グルコースとフルクトースの両方を肝臓、神経、心臓、腸、脂肪細胞の内部に輸送します。
GLUT9
グルコースとフルクトースを輸送することに加えて、尿酸塩に対する親和性が高いため、腎臓細胞での吸収を仲介します。しかし、白血球や小腸の細胞にも発現していることがわかっています。
GLUT12
骨格筋では、このトランスポーターはインスリンに反応して原形質膜に移行し、このホルモンに反応して作用します。その発現は、前立腺、胎盤、腎臓、脳、乳腺の細胞でも決定されています。
GLUT13
ミオイノシトールと水素の特異的な共役輸送を行います。これにより、小脳、視床下部、海馬、および脳幹を構成する神経細胞によって、脳脊髄液のpHを5.0に近い値に下げるのに役立ちます。
参考文献
- オーガスティンR.批評的レビュー。グルコース輸送促進因子のタンパク質ファミリー：結局のところ、それはグルコースだけではありません。IUBMB Life。2010; 62（5）：315-33。
- Bell GI、カヤノT、Buse JB、Burant CF、武田J、Lin D、福本H、清野S.哺乳類のグルコース輸送体の分子生物学。糖尿病ケア。1990; 13（3）：198-208。
- CastrejónV、CarbóR、MartínezM。グルコース輸送に関与する分子メカニズム。REB。2007; 26（2）：49-57。
- Joost HG、Thorens B.糖/ポリオール輸送促進因子の拡張GLUTファミリー：命名法、配列特性、およびその新規メンバーの潜在的な機能（レビュー）。Mol Membr Biol。2001; 18（4）：247-56。
- Kinnamon SC、Finger TE。ATPの味：味蕾における神経伝達。フロントセル神経科学。2013; 7：264。
- Scheepers A、Schmidt S、Manolescu A、Cheseman CI、Bell A、Zahn C、Joost HG、SchürmannA。マウスオルソログの欠如。Mol Membr Biol。2005; 22（4）：339-51。
- SchürmannA.「奇数」ヘキソース輸送体GLUT3、GLUT5、およびGLUT7の洞察。J Physiol Endocrinol Metabです。2008; 295（2）：E225-6。
- トランスB.、21世紀のミュクラーM.グルコース輸送体。J Physiol Endocrinol Metabです。2010; 298（2）：E141-145。
- ヤンH、ワンD、エンゲルスタッドK、バガイL、ウェイY、ロトスタインM、アガーワルV、レビーB、マエル、チョンWK、デヴィヴォDC。Glut1欠乏症候群および赤血球グルコース取り込みアッセイ。アン・ニューロル。2011; 70（6）：996-1005。