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Transportprozesse

Der Erythrocyten-Glucose-Transporter GLUT1

GLUT1 ist der am besten charakterisierte Uniport-Transporter, d.h. ein Transporter, der nur eine einzige Substanz (in diesem Fall Glucose zur Verwendung in der Glycolyse) durch die Zellmembran transportiert. GLUT1 ist spezifisch für Erythrocyten, jedoch wurde durch vergleichende cDNA-Analyse herausgefunden, dass auch andere Zelltypen (z.B. Zellen im Rattenhirn) ähnliche Transporter aufweisen. Der gereinigte Erythrocyten-Transporter ist ein Glycoprotein mit einer molekularen Masse von etwa 55.000 Da, der als Dimer, möglicherweise auch als Multimer, in der Membran vorliegt. Er weist 12 membrandurchgängige α-helicale Segmente auf. GLUT1 wird durch Cytochalasin B und Phloretin gehemmt: Ersteres bindet an eine sich im Cytoplasma befindende Stelle, letzteres an der Außenseite des Moleküls.

Bindungseigenschaften

Der Transporter enthält nur eine einzige Glucose-Bindungsstelle, die sich innerhalb eines Kanals befindet. Beim Transport findet eine Konformationsänderung des Transporters durch die Membran hindurch statt, die nach dem Transport wieder rückgängig gemacht werden muss, um den Transporter für eine erneute Aufnahme eines Glucose-Moleküls bereit zu machen. Die Konformationsänderung des beladenen Transporters hat eine Geschwindigkeitskonstante von 2.000 sec-1, die des nicht beladenen Transporters beträgt 7-mal weniger, also ca. 300 sec-1; das bedeutet, dass der Glucose-Austausch schneller erfolgt als der Nettotransport, bei dem der unbeladene Transporter in seinen Aufnahmezustand zurückversetzt wird. Welche Konformationsänderung genau stattfindet, konnte bisher nicht eindeutig geklärt werden.

Abb.1
Glucose-Transport

Einfaches Modell des Glucose-Transports durch die Membran mit Hilfe von GLUT1.

Abb.2
Vier-Phasen-Modell

Vier-Phasen-Modell für den einfachen Membrantransport. Es wird angenommen, dass der Transporter, z.B. GLUT1, beim Substrat-Transport ins Zellinnere zwischen einer nach außen zeigenden Konformation und einer nach innen zeigenden Konformation fluktuiert. Das Substrat beschleunigt dabei die Konversionsgeschwindigkeit.

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