Glucosetransporter

Neben dem passiven Transport von Glucose durch Glucosetransporter gibt es noch einen aktiven Glucosetransport als Symport durch den Natrium-Glucose-Cotransporter (SGLT). Eine dritte Form der Glucosetransporter, die "SWEET"s (sugars will eventually be exported transporters), konnte in pflanzlichen Organismen entdeckt werden. Eine Bedeutung für den menschlichen oder tierischen Organismus ist zur Zeit (2022) noch Gegenstand der Forschung.

Die Glucosetransporter der Familie GLUT sind Proteine, die aus etwa 500 Aminosäuren aufgebaut sind. Sie besitzen 12 transmembranäre Segmente und bilden so einen Kanal in der Zellmembran.

Es sind mehrere unterschiedliche GLUT-Typen bekannt. Einige Subtypen (z.B. GLUT2) sind konstitutiv in die Zellmembran eingelagert. Andere Subtypen (z.B. GLUT4) benötigen für diese Einlagerung eine Stimulation der Zelle durch Insulin oder bestimmte Stoffwechselreize. Man unterscheidet unter anderem:

• GLUT1: insulinunabhängig, v.a. in Erythrozyten, Blut-Hirn-Schranke (Astrozyten), Betazellen des Pankreas, Nierenepithel
• GLUT2: insulinunabhängig, in Enterozyten, Leber sowie Nierenepithel
• GLUT3: insulinunabhängig, Neurone, Betazellen des Pankreas
• GLUT4: insulinabhängig, in Skelettmuskelzellen, Fettzellen und Herzmuskelzellen
• GLUT5: Fructosetransporter, erleichterte Diffusion
• GLUT6
• GLUT7: Transport von Glucose aus dem endoplasmatischen Retikulum im Rahmen der Gluconeogenese
• GLUT8
• GLUT9: Lokalisation v.a. im Nierentubulussystem, erleichterte Diffusion für Harnsäure
• GLUT10: in vielen Gewebetypen exprimiert, v. a. in Leber und Pankreas; erleichterte Diffusion für Glycerol
• GLUT11
• GLUT12
• GLUT13
• GLUT14: nur im Hoden lokalisiert

GLUT4 kann auch unter gewissen Umständen durch die AMP-Kinase (AMPK) insulinunabhängig in die Zellmembran eingebaut werden.

Monosaccharide wie Glucose sind polare Verbindungen, welche die unpolare Lipiddoppelschicht der Zellmembran nur schwer durch Diffusion passieren können. Aus diesem Grund sind Glucosetransporter in die Zellmembran eingebaut, die Glucose entlang des Konzentrationsgradienten passiv in die Zelle transportieren. Sie arbeiten ohne ATP-Verbrauch.

Damit das Konzentrationsgefälle zwischen Intrazellulärraum und Extrazellulärraum bestehen bleibt, wird die Glucose nach ihrem Eintritt in das Zytosol durch Hexokinasen zu Glucose-6-phosphat (G6P) umgesetzt.

Die Glucosetransporter GLUT1, GLUT3 und GLUT4 haben eine hohe Glucoseaffinität und sichern die Grundversorgung der Zellen mit Glucose. GLUT2 hat hingegen eine niedrige Glucoseaffinität und wird nur bei einer Hyperglykämie aktiv.

• Thorens et al Glucose transporters in the 21st Century. Am J Physiol Endocrinol Metab; 2010
• Chen et al Transport of sugars. Annu Rev Biochem; 2015
• Deng et al Structural and mechanistic investigations of the glucose transporters. Protein Sci; 2016