GLUT1 è una proteina transmembrana responsabile della facilitazione del trasporto passivo del glucosio attraverso la membrana plasmatica, dallo spazio extracellulare all'interno della cellula.
Oltre al glucosio, è stato dimostrato che può anche mobilitare altri sei zuccheri di carbonio come galattosio, glucosamina e mannosio. A sua volta, consente l'assorbimento e il trasporto della vitamina C all'interno delle cellule incapaci di produrla..
Poiché tutte le molecole trasportate da GLUT1 sono coinvolte nelle vie di generazione di energia nella cellula, l'espressione di questo trasportatore gioca un ruolo metabolico molto importante..
Infatti mutazioni che alterano o aboliscono l'espressione di un GLUT1 funzionale determinano la comparsa di numerose malattie associate a un lento sviluppo neurologico e una limitata crescita cerebrale..
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Il glucosio è la fonte di carbonio e di energia preferita per la maggior parte delle cellule che compongono l'albero della vita. Poiché non è abbastanza piccolo e idrofobo da attraversare le membrane cellulari da solo, il suo trasporto nella cellula richiede l'aiuto di proteine trasportatrici..
Per questo zucchero sono stati proposti due specifici meccanismi di trasporto mediato dal trasportatore. Uno di loro risponde a un sistema di trasporto passivo (diffusione facilitata) e il secondo a un sistema di trasporto attivo..
Il primo non richiede energia per essere effettuato e avviene attraverso un gradiente di concentrazione, cioè da un luogo ad alta concentrazione di glucosio a uno dove la concentrazione è inferiore..
Il trasporto attivo del glucosio è effettuato da trasportatori che ottengono energia dal co-trasporto degli ioni di sodio.
Al contrario, la diffusione facilitata (passiva) del glucosio è effettuata da una famiglia di trasportatori a forma di porta denominata GLUT (per l'acronimo in inglese di "Trasportatori del glucosio "), famiglia a cui appartiene GLUT1. Questi legano il glucosio all'esterno della cellula e lo trasportano al citosol. Ne sono stati identificati almeno 5 e la loro distribuzione sembra essere diversa nei diversi tessuti dei mammiferi..
GLUT1 è un trasportatore uniporter del glucosio, cioè in grado di effettuare il trasporto del glucosio in una sola direzione, dall'esterno della cellula al citosol.
Appartiene alla superfamiglia del trasportatore a diffusione facilitata (MSF), che è ampiamente distribuita in molti organismi diversi. Partecipa anche al trasporto transmembrana di un gran numero di piccole molecole organiche..
La sua sequenza peptidica di 492 aminoacidi è altamente conservata nei diversi organismi in cui è stata identificata, cosa non difficile da credere dato che l'uso del glucosio per ottenere energia costituisce il centro dell'albero metabolico della vita..
GLUT1 è una proteina di membrana multipass integrale composta da 492 residui di amminoacidi. Questo tipo di proteine integrali di membrana è caratterizzato dall'attraversamento del doppio strato lipidico più volte.
La struttura chimica tridimensionale delle proteine è generalmente determinata mediante cristallografia a raggi X. Quest'ultima è una tecnica ampiamente utilizzata dai biochimici per ricostruire un modello strutturale utilizzando cristalli puri della proteina da studiare..
Per proteine altamente conservate come GLUT1, può essere sufficiente determinare la struttura proteica di un singolo organismo. È per questo motivo che i ricercatori hanno finora determinato la struttura cristallina GLUT1 del mutante E3229..
Come in tutti gli altri membri della superfamiglia dei facilitatori principali (MSF), la struttura di GLUT1 è rappresentata da 12 eliche transmembrana..
Inoltre, in GLUT1 E3229, le estremità terminali amminiche e carbossiliche del peptide sono pseudo-simmetriche e sono orientate verso il citosol. La disposizione di queste estremità genera una tasca o cavità che è aperta all'interno della cellula e che costituisce il sito di legame per il glucosio..
Poiché il glucosio viene generalmente trasportato dall'esterno all'interno della cellula, la scoperta che il sito di legame per questo zucchero è orientato verso il citosol genera una certa confusione.
Tuttavia, questa confusione trova una soluzione nei risultati delle indagini biochimiche che suggeriscono che si verifica un cambiamento nella forma della proteina, consentendo di esporre il sito di legame del glucosio prima su un lato della membrana e poi sull'altro..
Ciò non significa che la proteina ruoti attraverso la membrana, ma che il legame dello zucchero introduce il cambiamento in modo tale che, come un cancello, espone il glucosio verso l'interno.
Poiché GLUT1 è un trasportatore di espressione costitutivo, cioè è sempre espresso nella maggior parte delle cellule di mammifero, le funzioni che svolge sono vitali per queste cellule. Si esprime infatti in quasi tutti i tessuti del feto proprio perché durante le fasi di sviluppo è necessario un elevato apporto energetico per garantire la crescita..
Tuttavia, la sua espressione è diminuita dopo la nascita in alcuni tessuti come il fegato, dove ora è aumentata l'espressione di altre isoforme come GLUT4..
Per gli eritrociti è di fondamentale importanza, poiché questi ultimi dipendono esclusivamente dal glucosio per l'energia poiché sono privi di mitocondri. Tuttavia, è ancora responsabile dell'assorbimento del glucosio per sostenere la respirazione nel resto dei tipi di cellule.
Poiché GLUT1 raggiunge un'alta concentrazione nelle cellule endoteliali vascolari di molti organi e tessuti, una delle sue funzioni è quella di trasportare il glucosio dal sangue.
Il trasporto di altri esosi come mannosio, galattosio e glucosamina da parte di GLUT1 non mette in dubbio il suo rapporto diretto con il metabolismo energetico, poiché da tutti questi esosi può essere generato ATP.
Inoltre, l'assorbimento e il trasporto della vitamina C nelle cellule incapaci di sintetizzarla è stata anche una delle funzioni segnalate per questo recettore ubiquitario.
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