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Transportprozesse

Der Glucose-Transporter

Glucose ist ein hydrophiles Molekül und kann daher die Zellmembran nur sehr schwer durchqueren. Da Zellen Glucose jedoch als Energiequelle benötigen, sind spezielle Transportmoleküle erforderlich, um diesen Zucker ins Zellinnere zu schleusen. Glucose-Transporter sind Proteine aus etwa 500 Aminosäuren und 12 membrandurchspannenden Segmenten, mit denen sie einen Kanal in der Membran bilden.

Abb.1
Allgemeiner Aufbau eines Glucose-Transporters

Unter normalen Bedingungen wird Glucose durch den Glucose-Transporter 1 (GLUT1) von den Muskelzellen aufgenommen. GLUT1 ermöglicht aufgrund seines Km -Wertes eine Aufrechterhaltung der Glucose-Homöostase einer Zelle sowohl unter normoglycämischen als auch hypoglycämischen Bedingungen. Bei Säugetieren sind bisher jedoch über 10 verschiedene Glucose-Transporter entdeckt worden, die Glucose aktiv oder passiv durch Membranen befördern können, sich jedoch in ihrer Regulation, Kinetik und ihrem Expressionsmuster unterscheiden. Gewisse Typen (z.B. GLUT2) können konstitutiv in die Zellmembran eingelagert werden, während andere Typen (z.B. GLUT4) für diese Einlagerung die Stimulation der Zelle durch Insulin benötigen. Leber-, Nieren-, Darmepithel- und β-Zellen des Pankreas exprimieren GLUT2 Transporter und benötigen daher kein Insulin, um Glucose aufzunehmen.

Abb.2
Erleichterter Transport der Glucose durch den Glucose-Transporters

Den einzelnen Glucose-Transporter-Isoformen sind die konservierten Regionen der Primärstruktur und die zwölf transmembranen Helices dieser Membranproteine gemeinsam. Sowohl das C- als auch N-terminale Ende dieser Proteine befindet sich im Cytoplasma. Sequenzhomologien des C- und N- terminalen Endes weisen auf eine Dimerisierung von zwei Proteinen hin, die ursprünglich je sechs transmembranäre Helices umfassten.

Tab.1
Zeittafel mit einigen ausgewählten Meilensteinen bei der Erforschung von Transportvorgängen
TransporterExpressionsort Km-Wert
GLUT1 (human erythrocyte glucose transporter)ubiquitär; Perineurium, Erythrocyten, Keimzentren u.a. GLUT1+ Tumoren. Spezifischer Marker des Perineuriums in peripheren Nerven und neurotropen Tumoren. Gilt als spezifischer Marker unreifer Endothelien.6,9
GLUT2Leber, Niere, Darmepithel und β-Zellen des Pankreas11,2
GLUT3Gehirn, Plazenta1,4
GLUT4Skelettmuskel, Fettzellen, Herz4,6
GLUT5Dünndarm, Spermatozoen, Niere6
GLUT8Hoden, Skelettmuskel, Gehirn2,4
GLUT9-1Niere, Leberbisher nicht bekannt
GLUT9-2Gehirn, Milz, Leukocytenbisher nicht bekannt
GLUT10-1Leber, Pankreasbisher nicht bekannt
GLUT10-2bisher nicht bekanntbisher nicht bekannt
SGLT-1 (aktiver Glucose-Transport)Dünndarm, Niere0,1 bis 0,8
SGLT-2 (aktiver Glucose-Transport)Niere1,5 bis 6

Ergänzende Informationen

Link zum Thema: Der Glucose-Haushalt

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