狂欢2：特征，结构，功能 - 生物学

GLUT2是一种低亲和力的葡萄糖转运蛋白，在胰腺，肝，肾和肠细胞的膜以及星形胶质细胞和单核细胞中都有表达。除介导葡萄糖转运外，它还参与果糖，半乳糖和葡萄糖胺的转运。因此比葡萄糖转运蛋白更重要的是己糖转运蛋白。

它对葡萄糖的亲和力低，这一事实使其可以充当血液中葡萄糖水平的传感蛋白。因此，它参与了对血液中葡萄糖浓度波动做出反应的许多生理事件的调节控制。

促进扩散的2型葡萄糖转运蛋白（GLUT2）通过从膜的外侧到内侧动员葡萄糖的结合位点来改变其构象（转运蛋白）。由LadyofHat（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0）]，来自Wikimedia Commons。

在它调控的许多过程中，以下几点突出：1）高浓度葡萄糖刺激的胰腺细胞释放胰岛素；2）在低血糖症中肝细胞分泌胰高血糖素以产生葡萄糖。

促进葡萄糖向细胞内的运输

进入细胞以促进代谢途径以产生能量的葡萄糖中约有75％是通过称为转运蛋白的整体膜蛋白促进的被动转运机制进行的。

这种运输机制被广泛称为促进扩散。它不需要进行能量贡献，并且有利于浓度梯度。也就是说，从高浓度区域到低浓度区域之一。

迄今已鉴定出至少14种葡萄糖促成的扩散转运蛋白同工型，包括GLUT2。它们全部都属于促进者的主要超家族（MSF），并且一致地称为GLUT（英文为“葡萄糖转运蛋白”的首字母缩写）。

迄今为止，已表征的不同GLUT由SLC2A基因编码，并且在氨基酸序列，对它们携带的底物的偏爱以及细胞和组织分布方面表现出显着差异。

GLUT2通过一个方向（单端口）的转运机制动员葡萄糖。GLUT1也可以执行此功能，GLUT1是几乎所有哺乳动物细胞中最丰富的葡萄糖转运蛋白。

但是，与此不同的是，它对葡萄糖的亲和力极低，这意味着仅当这种糖的浓度在细胞外环境中趋于达到非常高的值时才能够转运它。

尽管它对葡萄糖的亲和力很低，但它具有很高的转运能力，这意味着它可以高速转运大量的己糖。这两个特征似乎与该转运蛋白在响应葡萄糖浓度的细微变化中的作用有关。

该转运蛋白的分子表征研究表明，它对葡萄糖没有独特的特异性。相反，它能够介导果糖，半乳糖，甘露糖和氨基葡萄糖的被动转运。对前三个表现出低亲和力，对葡糖胺表现出高亲和力。

由于所有这些分子都是具有六个碳原子的糖，因此可以将其视为己糖转运蛋白而不是葡萄糖转运蛋白。

GLUT2的肽序列与葡萄糖GLUT1的高亲和力转运蛋白的肽序列相同，为55％。

然而，尽管两个转运蛋白的序列之间的相似性百分比较低，但是通过X射线晶体学进行的研究表明它们具有相似的结构。

该结构对应于α-螺旋中的多通道跨膜蛋白的结构。即，它通过具有α-螺旋构型的跨膜片段多次穿过膜。

与它所属的主要超级促进子家族（MSF）的所有成员一样，膜上有12个螺旋段。这些中的六个在空间上自身重排以形成亲水性孔，糖通过该孔流动。

应当指出，己糖结合位点是由蛋白质的羧基和氨基末端所呈现的方向和假对称定义的。两者都暴露在膜的同一侧会产生一个空腔，在空腔中可以识别出六个糖原子的排列，从而促进了它们的结合。

转运蛋白结构的变化与它用来将糖从膜的一侧转运到另一侧的机制有关。这种结构变形使得可以将结合位点移向细胞质侧，在那里已经发生了快速运输的分子的释放。

除了介导细胞内葡萄糖，甘露糖，半乳糖和葡糖胺的隔离外，许多转运蛋白在多种细胞类型中的表达也被赋予了许多生理功能。

这些功能中的许多功能已使用基因抑制技术确定。后者包括阻止要在特定组织或完整生物体的细胞中研究其功能的基因的表达。

从这个意义上讲，阻断小鼠中GLUT2的表达表明该蛋白是肾脏和肝细胞中葡萄糖转运的主要手段。另外，半乳糖和果糖的运输与通过糖异生作用从这些糖中产生葡萄糖无关。

另外，已经显示出它在各种生理功能中起调节作用，因为它对葡萄糖的低亲和力使其能够检测出何时该糖的浓度高。

由于它在所有细胞（尤其是神经细胞）产生能量中起关键作用，因此血液中的浓度必须保持在5mmol / l左右。调节蛋白始终通过“葡萄糖检测”机制监测该浓度的变化。

这些机制由分子策略组成，可以快速响应葡萄糖浓度的突然变化。从这个意义上说，GLUT2在功能被高血糖激活的细胞膜中的表达赋予它调节作用。

实际上，已经表明通过GLUT2检测葡萄糖来触发胰腺细胞的胰岛素分泌。

GLUT2检测葡萄糖可触发胰腺细胞分泌胰岛素。来自Wikimedia Commons的Joshua J Reed。

此外，它介导由葡萄糖检测刺激的进食，体温调节和胰腺细胞功能的自主神经控制。

当神经细胞中GLUT2的水平降低时，它们会产生阳性信号以触发胰高血糖素分泌。记住胰高血糖素是一种激素，它能促进肝脏从糖原储存中产生葡萄糖。

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