GLUT: FUNZIONI, PRINCIPALI TRASPORTATORI DEL GLUCOSIO - BIOLOGIA - 2025

I GLUT sono una serie di trasportatori del tipo gate, incaricati di effettuare il trasporto passivo del glucosio nel citosol di un'ampia varietà di cellule di mammifero.

Tuttavia, la maggior parte dei GLUT che sono stati identificati fino ad oggi non sono specifici per il glucosio. Al contrario, sono in grado di trasportare diversi zuccheri come mannosio, galattosio, fruttosio e glucosamina, oltre ad altri tipi di molecole come urati e mannositolo.

Struttura tipica di un trasportatore di glucosio GLUT. Di A2-33, da Wikimedia Commons.

Ad oggi sono stati identificati almeno 14 GLUT. Tutti hanno caratteristiche strutturali comuni e differiscono sia per la distribuzione dei tessuti che per il tipo di molecola che trasporta. Pertanto, ogni tipo sembra essere adattato a diverse condizioni fisiologiche dove svolge un particolare ruolo metabolico.

Mobilizzazione del glucosio all'interno delle cellule

La maggior parte delle cellule viventi dipende dall'ossidazione parziale o totale del glucosio per ottenere l'energia necessaria a svolgere i propri processi vitali.

L'ingresso di questa molecola nel citosol della cellula, dove viene metabolizzata, dipende dall'aiuto delle proteine ​​trasportatrici, poiché è abbastanza grande e polare da poter attraversare da solo il doppio strato lipidico.

Nelle cellule eucariotiche sono stati identificati due principali tipi di trasportatori coinvolti nella mobilizzazione di questo zucchero: i cotrasportatori Na + / glucosio (SGLT) e gli uniporter GLUT.

I primi utilizzano un meccanismo di trasporto attivo secondario, in cui il cotrasporto Na + fornisce l'energia motrice per eseguire il processo. Mentre questi ultimi svolgono un movimento passivo facilitato, meccanismo che non richiede energia ed è a favore del gradiente di concentrazione dello zucchero.

Meccanismo di trasporto utilizzato dai trasportatori dell'esoso GLUT. Di Emma Dittmar - Opera propria, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Trasportatori GLUT

I trasportatori GLUT, acronimo in inglese per "Glucose Transporter", sono un gruppo di trasportatori di tipo gate responsabili del trasporto passivo del glucosio dal mezzo extracellulare al citosol.

Appartengono alla grande superfamiglia dei trasportatori a diffusione facilitata (MSF), composta da un gran numero di trasportatori responsabili del trasporto transmembrana di un'ampia varietà di piccole molecole organiche.

Sebbene il loro nome sembri indicare che trasportano solo glucosio, questi trasportatori hanno specificità variabili per diversi monosaccaridi con sei atomi di carbonio. Pertanto, più che trasportatori del glucosio, sono trasportatori dell'esoso.

Ad oggi, sono stati identificati almeno 14 GLUT e la loro posizione sembra essere tessuto-specifica nei mammiferi. Cioè, ogni isoforma è espressa in tessuti molto particolari.

In ciascuno di questi tessuti, le caratteristiche cinetiche di questi trasportatori variano notevolmente. Quest'ultimo sembra indicare che ciascuno di essi è progettato per rispondere a diverse esigenze metaboliche.

Struttura

I 14 GLUT finora individuati hanno una serie di caratteristiche strutturali comuni.

Sono tutte proteine ​​integrali di membrana multipass, cioè attraversano più volte il doppio strato lipidico attraverso segmenti transmembrana ricchi di aminoacidi idrofobici.

La sequenza peptidica di questi trasportatori varia tra 490-500 residui di amminoacidi e la loro struttura chimica tridimensionale è simile a quella riportata per tutti gli altri membri della superfamiglia facilitatrice principale (MSF).

Questa struttura è caratterizzata dal presentare 12 segmenti transmembrana in una configurazione α-elica e un dominio extracellulare altamente glicosilato che, a seconda del tipo di GLUT, può essere localizzato nel terzo o quinto anello formato.

Inoltre, i terminali ammino e carbossilici della proteina sono orientati verso il citosol e mostrano un certo grado di pseudosimmetria. Il modo in cui queste estremità sono disposte spazialmente dà luogo ad una cavità aperta che costituisce il sito di legame per il glucosio o per qualsiasi altro monosaccaride da trasportare.

In questo senso, la formazione del poro attraverso il quale lo zucchero transita a valle del sito di legame è definita da una disposizione centrale di eliche 3, 5, 7 e 11. Tutte queste hanno un'elevata densità di residui polari che facilitano la formazione dell'ambiente idrofilo interno del poro.

Classificazione

I GLUT sono stati classificati in tre grandi classi in base al grado di somiglianza della sequenza peptidica, nonché alla posizione del dominio glicosilato.

I GLUT appartenenti alle classi I e II limitano il dominio altamente glicosilato alla prima ansa extracellulare situata tra i primi due segmenti transmembrana. Mentre, nella Classe III, è limitato al nono ciclo.

In ciascuna di queste classi, le percentuali di omologia tra le sequenze peptidiche variano tra il 14 e il 63% nelle regioni meno conservate e tra il 30 e il 79% nelle regioni altamente conservate.

La classe I è costituita dai trasportatori GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 e GLUT14. Classe II per GLUT5, 7, 9 e 11. E classe III per GLUT6, 8, 10 e 12 e 13.

È importante ricordare che ciascuno di questi trasportatori ha posizioni, caratteristiche cinetiche, specificità e funzioni del substrato diverse.

Principali trasportatori e funzioni del glucosio

GLUT1

È espresso principalmente negli eritrociti, nelle cellule cerebrali, nella placenta e nei reni. Sebbene la sua funzione principale sia quella di fornire a queste cellule i livelli di glucosio necessari per supportare la respirazione cellulare, è responsabile del trasporto di altri carboidrati come galattosio, mannosio e glucosamina.

GLUT2

Sebbene altamente specifico per il glucosio, GLUT2 ha una maggiore affinità per la glucosamina. Tuttavia, è anche in grado di trasportare fruttosio, galattosio e mannosio al citosol delle cellule epatiche, pancreatiche e renali dell'epitelio dell'intestino tenue.

GLUT3

Sebbene abbia un'elevata affinità per il glucosio, GLUT3 lega e trasporta anche galattosio, mannosio, maltosio, xilosio e acido deidroascorbico con minore affinità.

Si esprime principalmente nelle cellule embrionali, quindi mantiene il trasporto continuo di questi zuccheri dalla placenta a tutte le cellule del feto. Inoltre, è stato rilevato nelle cellule muscolari e testicolari.

GLUT4

Ha un'elevata affinità per il glucosio ed è espressa solo nei tessuti sensibili all'insulina. Pertanto, è associato al trasporto del glucosio stimolato da questo ormone.

GLUT8

Trasporta sia il glucosio che il fruttosio all'interno delle cellule del fegato, dei nervi, del cuore, dell'intestino e delle cellule adipose.

GLUT9

Oltre a trasportare glucosio e fruttosio, ha un'elevata affinità per gli urati, motivo per cui media il loro assorbimento nelle cellule renali. Tuttavia, è stato riscontrato che è espresso anche nei leucociti e nelle cellule dell'intestino tenue.

GLUT12

Nel muscolo scheletrico, questo trasportatore è traslocato alla membrana plasmatica in risposta all'insulina, agendo così in meccanismi di risposta a questo ormone. La sua espressione è stata determinata anche nelle cellule della prostata, placenta, reni, cervello e ghiandole mammarie.

GLUT13

Esegue il trasporto accoppiato specifico di mioinositolo e idrogeno. Con ciò contribuisce ad abbassare il pH del liquido cerebrospinale a valori prossimi a 5,0 da parte delle cellule nervose che compongono il cervelletto, l'ipotalamo, l'ippocampo e il tronco cerebrale.

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