Name: David, 2018-12

Glucosetransportproteine 

Allgemeines zum Membrantransport durch Glucoseproteine:

Glucosetransportproteine sind spezifische Transportproteine für Glucose-Moleküle. Da jeder Gewebetyp andere Anforderungen an die Glucoseversorgung hat, gibt es für jeden Gewebetyp einen besonderen Glucosetransporter. Nach aktuellem Stand gibt es 14 verschiedene Glucosetransporter, wobei alle ähnliche Strukturen und Funktionsweisen aufzeigen. Sie bestehen alle aus einer Polypeptidkette von 500 Aminosäuren. Die allgemeine Abkürzung lautet GLUT und jeder GLUT hat eine andere Transportgeschwindigkeit, abhängig von der Glucosekonzentration.

Am besten erforscht sind die Glucosetransporter 1 bis 4:

GLUT1:

Dieser findet sich in den Endothelzellen, welche die Blutgefäße nahe des Gehirns bedecken. Er stellt die kontinuierliche Glucosezufuhr des Gehirns sicher. Die Menge des benötigten Glucose hängt hierbei von der Aktivität des Gehirns ab.

GLUT2:

Dieser kommt in Organen vor, die Glucose ins Blut abgeben z.B. im Darm, in der Leber und in den Nieren und außerdem in Beta-Zellen der Bauchspeicheldrüse, die Insulin freisetzen. Er transportiert Glucose erst bei hohem Blutzuckerspiegel d.h. er übermittelt Veränderungen des Blutzuckerspiegels an die Leber und an die Beta-Zellen.

GLUT3:

Dieser kommt hauptsächlich im Gehirn in der Membran von Nervenzellen vor. Da sein Transport bei niedriger Konzentration schneller verläuft als z.B. von GLUT1 sorgt er dafür, dass die Nervenzellen auch bei niedrigem Blutzuckerspiegel mit Glucose versorgt werden. Das bedeutet das GLUT1 und 3 miteinander kooperieren, damit das Gehirn immer ausreichend mit Energie versorgt ist.

GLUT4:

Dieser kommt ausschließlich in Muskel- und Fettzellen vor, die Glucose aufnehmen und speichern. Zudem besitzt er eine ungewöhnliche Fähigkeit: Er kann aus dem Zellinneren an die Zelloberfläche und wieder zurück gelangen.

Insulinempfindlichkeit der GLUT:

Alle 4 GLUT-Proteine betreiben passiven Glucosetransport, also mit dem Konzentrationsgefälle durch die Zellmembran. Sie unterscheiden sich jedoch stark in ihrer Insulinempfindlichkeit. Eine dramatische Wirkung des Insulins zeigt vor allem GLUT4 auf.

Gibt man Insulin z.B. bei Mäuse-Fettzellen hinzu, so steigt die Glucoseaufnahme um das Fünfzehnfache. Die Ursache dieser Steigerung erkennt man, wenn man GFP bei Mäuse-Fettzellen hinzugibt, welche die GLUT4 mit einem fluoreszierendem, grünen Licht markieren.

Ohne Insulinzugabe leuchten viele grüne Punkte über die Zelle verteilt. Nach der Insulinzugabe leuchten vor allem die Randbereiche auf, was darauf schließen lässt, dass eine große Zahl von GLUT4 zur Zelloberfläche gelangt sind. Zellen haben im Inneren eine Vorrat an zusätzlichen GLUT4 in Membranblässchen.

Sobald bei erhöhtem Blutzuckerspiegel Insulin freigesetzt wird, wird ein großer Teil der GLUT4 zur Membran gebracht. Wenn der Blutzuckerspiegel wieder fällt, holen die Zellen die zusätzlichen Transporter wieder zurück.