Caratteristiche di Glut4, struttura, funzioni

Glut4 È una proteina di trasporto di glucosio da 509 aminoacidi che presenta elevata affinità per questo zucchero. Appartiene alla principale superfamiglia principale dei facilitatori (MSF) caratterizzato dalla presentazione di 12 elicchi transmembrani ALFA. Come tutti i membri di questa famiglia, i media il trasporto di glucosio facilitato a favore del suo gradiente di concentramento.

La sua posizione è limitata alle cellule sensibili alle cellule dall'insulina, come adipociti e miociti. In questo senso, GLUT4 stelle nel meccanismo di assorbimento del glucosio primario in condizioni di iperglicemia nel sangue.

Glut4 è l'unico trasportatore di glucosio regolato dall'insulina. Di Meiquer [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0/)], da Wikimedia Commons.

Circa il 95% di Glut4 sintetizzato dalla cellula rimane residente in citosol all'interno delle vescicole. Queste vescicole si fondono con la membrana plasmatica che espone il ricevitore in risposta all'attivazione dell'esocitosi mediata dall'insulina.

L'esercizio del muscolo scheletrico è anche in grado di promuovere il trasferimento di questo trasportatore nella membrana cellulare, data la domanda ad alta energia che queste cellule hanno in queste condizioni. Tuttavia, i segni che stimolano la loro sintesi sono ancora sconosciuti durante l'attività fisica prolungata.

[TOC]

Caratteristiche

Come il trasportatore di espressione costitutiva di Glut1, Glut4 presenta un'elevata affinità per il glucosio, che si traduce in una capacità di unirsi al glucosio anche quando la concentrazione di questo zucchero nel sangue raggiunge valori molto bassi.

Contrariamente alle isoforme responsabili del trasporto di glucosio in condizioni basali (Glut1 e Glut3) questo trasportatore non è espresso nella membrana cellulare embrionale.

Al contrario, è espresso solo nelle cellule tissutali adulti, principalmente nei tessuti periferici ricchi di alte concentrazioni di grasso marrone come il cuore, il muscolo scheletrico e il tessuto adiposo. Tuttavia, è stato rilevato anche nelle cellule della ghiandola pituitaria e dell'ipotalamo.

Può servirti: epitelio cilindrico: caratteristiche, tipi, funzioni

In questo senso, è importante sottolineare che la sua distribuzione si limita alle cellule sensibili alle variazioni delle concentrazioni di insulina, è correlata al fatto di presentare un'espressione regolata da questo ormone. Altre indagini hanno dimostrato che la contrazione muscolare è anche in grado di esercitare un effetto regolamentare sull'espressione di questo trasportatore.

D'altra parte, studi di posizione subcellulare hanno dimostrato che GLUT2 ha una doppia posizione tra citosol e membrana. Nel compartimento citosolico in cui si trova la percentuale più alta, risiede in vari compartimenti: nella rete trans-Golgi, endosoma precoce, vescicole coperte o non da clatrina e tubulo-vesicolare strutture citoplasmatiche.

Struttura

Come tutti i membri dei trasportatori di glucosio coinvolti nel trasporto passivo facilitato da questo esosio (GLUTS), GLUT4 è una proteina transmembraale multipasale in α-elica.

12 segmenti transmembranici nella configurazione α-elica attraversano i compartimenti plasmatici e subcellulari (vescicole) delle cellule in cui è espresso il GLUT 4.

Hellices 3, 5, 7 e 11 sono distribuiti spazialmente per dare origine alla formazione di un canale idrofilo attraverso il quale il transito del monosaccaride avviene dallo spazio extracellulare al citosol a favore di un gradiente di concentramento.

Le estremità carbossiliche amino e terminali della proteina sono orientate verso il citoplasma, in una configurazione conformazionale che si traduce nella formazione di una grande maniglia centrale.

L'area delimitata da entrambe le estremità rappresenta una regione funzionalmente importante della proteina poiché è coinvolta sia nella raccolta che nell'unione di glucosio e nella risposta alla segnaletica insulinica. Oltre alla sua direzione dai compartimenti vescicolari citosolici alla membrana plasmatica dove eserciterà la sua funzione di trasportatore.

Come accade il trasporto del glucosio attraverso GLUT4?

Come tutti i membri della famiglia dei trasportatori di glucosio coinvolti nel trasporto passivo facilitato di questo esosio (GLUTS), GLUT4 è una proteina transmembrana multipass in α-elica.

Può servirti: turgidità (biologia)

Una deformazione della struttura indotta dalla giunzione dello zucchero mobilita il sito dell'Unione dai dadi esterni della membrana al citosol dove viene rilasciato. Una volta che ciò è accaduto, il trasportatore acquisisce nuovamente la sua conformazione iniziale, esponendo così il sito al glucosio sulla faccia esterna della membrana.

Funzioni

La proteina del trasportatore di glucosio di tipo Glut4 è responsabile della realizzazione della mobilizzazione del glucosio dal mezzo extracellulare al citosol, in risposta allo stimolo generato dalla secrezione di insulina migliorata nelle cellule tissutali sensibili a questo ormone, come quelli che sono integrati nel muscolo scheletico e il tessuto adiposo.

Per capirlo meglio, è importante ricordare che l'insulina è un ormone rilasciato dalle cellule β del pancreas in risposta alle alte concentrazioni di glucosio nel sangue, implementando meccanismi fisiologici che promuovono il loro assorbimento da parte delle cellule e della sintesi del glicogeno.

Dare. Giocando un ruolo chiave nella rapida mobilitazione della glicemia quando le concentrazioni di monosaccaridi raggiungono valori molto alti. Quest'ultimo è indispensabile per mantenere l'omeostasi cellulare.

Questo rapido assorbimento del glucosio diventa possibile all'alta affinità che questo trasportatore ha per questo zucchero. Vale a dire che è in grado di rilevarlo anche a basse concentrazioni, unendosi o catturandolo rapidamente.

D'altra parte, la capacità di rilevare il glucosio a basse concentrazioni spiega l'importanza dell'espressione di Glut4 nelle membrane muscolari scheletriche durante l'esercizio.

Può servirti: cos'è la citolisi?

Mobilitazione di vescicole Glut4 dal citosol alla membrana

Meccanismo di mobilitazione delle vescicole portanti Glut4 sulla membrana. Di CNX OpenXax [CC di 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by/4.0)], da Wikimedia Commons.

In assenza di stimolazione dell'insulina, circa il 95% di GLUT4 viene reclutato nel citoplasma all'interno delle vescicole dalla rete trans Golgi.

Quando le concentrazioni di glucosio superano il valore fisiologico, viene attivata una cascata di segnalazione che si traduce in rilascio di insulina da parte del pancreas.

L'insulina liberata è ora in grado di unirsi al recettore dell'insulina presente nella membrana dei miociti e degli adipociti, inviando i segnali necessari per innescare l'attivazione dell'esocitosi. Quest'ultimo, provoca la fusione di vescicole portanti Glut4 con la membrana plasmatica.

Questa fusione aumenta temporaneamente la concentrazione del trasportatore nella membrana di queste cellule. Cioè, una volta che i livelli di glucosio nel sangue scendono fino a raggiungere il valore basale, lo stimolo scompare e il trasportatore viene riciclato dall'attivazione dell'endocitosi.

Riferimenti

1. Bryant NJ, Government R, James de. Trasporto regolato del trasportatore di glicosio Glut4. Nat Rev Moll Cell Biol. 2002; 3 (4): 267-277.
2. Henriksen EG. Revisione invitata: Effetti dell'esercizio acuto e dell'allenamento dell'esercizio sull'insulinresistenza. J Appl Physiol (1985). 2002; 93 (2): 788-96.
3. Huang S, MP ceco. Il trasportatore di glucosio Glut4. Metab cellulare. 2007; 5 (4): 237-252.
4. Kraniou e, Cameron-Smith D, Misso M, Collier G, Hargreaves M. Effetti dell'esercizio sull'espressione genica Glut4 e glicogenina nel muscolo scheletrico umano. J Appl Physiol (1985). 2000; 88 (2): 794-6.
5. Pesssin JE, Thurmond DC, Elmendorf JS, Coker KJ, Okada S. Base molecolari del traffico di vescicole Glut4 stimolato dall'insulina. Biol Chem. 1999; 274 (5): 2593-2596.
6. Schulingkamp RJ, Pagano TC, Hung D, Raffa RB. Ricevitori di insulina e azione di insulina nel cervello: revisione e implicazioni cliniche. Neuroscienze e recensioni biobeionali. 2000; 855-872.
7. Il legno è, Trayhurn P. Trasportatore di glucosio. Br j dado. 2003; 89 (1): 3-9.Zhao fq, keating af. Proprietà funzionali e genomica dei trasportatori di glucosio. Curr Genomics. 2007; 8 (2): 113-28.