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Lexikon der Biologie: Glucose-Translokatoren

Glucose-Translokatoren, Glucose-Transporterproteine, Glucose-Carrier, Transportsysteme für Glucose. Die meisten tierischen Zellen nehmen Glucose durch passiven Transport mit Hilfe von Glucose transportierenden Membranproteinen aus der extrazellulären Flüssigkeit auf, da dort im Vergleich zum Cytosol die Glucose in hoher Konzentration vorliegt. Die Glucose-Translokatoren gehören zu einer Familie homologer Proteine, die durch 12 membrandurchspannende α-Helices (Alpha-Helix) gekennzeichnet sind. Für Säugerzellen wird angenommen, daß solche Translokatoren auf fast allen Zellen vorhanden sind und über vielfältige Mechanismen reguliert werden. Der Glucose-Translokator in Erythrocyten ist ein Glykoprotein (relative Molekülmasse 55.000), bestehend aus 4 Hauptdomänen. Ein Bündel von 12 membrandurchspannenden α-Helices bildet einen hydrophoben Zylinder, umgeben von einem hydrophilen Kanal, durch den Glucose transportiert wird. Zwischen den Helices 6 und 7 ist eine große Domäne mit einer Häufung geladener Aminosäurebausteine lokalisiert. Eine kleinere, Kohlenhydrat-tragende externe Domäne befindet sich zwischen den Helices 1 und 2, während der Carboxylterminus eine relativ große cytoplasmatische Domäne bildet. Die Helices 7 bis 11 sind an der Ausbildung des hydrophilen Kanals beteiligt. Im Zustand der Aufnahme sind die Bindungsstellen für die Glucose auf der Außenseite der Doppelschicht zugänglich. Diese Bindungsstellen müssen sehr spezifisch für Glucose sein, da der Kanal die Diffusion anderer Substanzen nicht zuläßt. Nach dem Durchtritt durch die Pore verursacht eine Konformationsänderung die Öffnung nach innen und damit eine Dissoziation des Glucosemoleküls. Die Glucose gelangt ins Cytoplasma, wo sie phosphoryliert und somit dem Gleichgewicht entzogen wird. – In Fett- und Muskelzellen wird die Aufnahme von Glucose durch Insulin stimuliert. Im Normalzustand befinden sich die Translokatoren in internen Membranvesikeln. Bei Stimulation durch Insulin fusionieren sie mit der Plasmamembran (Exocytose), um Glucose aufnehmen zu können. Nach Beendigung des Insulinstimulus erfolgt die Umkehr durch Endocytose.
Im Gegensatz zum passiven Transport mittels der Translokatoren erfolgt die Glucoseaufnahme durch Darm- und Nierenzellen aus dem Lumen des Darms bzw. aus den Nierenkanälchen aus Regionen niedriger Glucosekonzentration. Der Transport von Glucose aus dem Darminnenraum in die extrazelluläre Flüssigkeit erfolgt aktiv durch einen Na+-getriebenen Glucose-Symport (aktiver Transport). Die Glucose wird durch die apikale Membrandomäne gepumpt und tritt dann ihrem Konzentrationsgradienten folgend mit einem anderen Glucose-Carrier-Protein, einer Isoform des erythrocytären Translokators, über die basale und laterale Membrandomäne wieder aus der Zelle heraus. Für die Aufrechterhaltung des den Glucose-Symport treibenden Na+-Gradienten sorgt eine in den basalen und lateralen Membranteilen lokalisierte Na+/K+-ATPase, die eine niedrige Na+-Konzentration in der Zelle aufrecht erhält.
Auch in pflanzlichen Zellen wurde ein Glucose-Translokator beschrieben. Hierbei handelt es sich um ein integrales Membranprotein der inneren Hüllmembran der Plastiden (Chloroplasten). Es sorgt für den Transport der aus Assimilations-Stärke der Plastiden durch Hydrolyse freigesetzten Glucose in das Cytoplasma. Chromosomenkarte ( Chromosomenkarte I
Chromosomenkarte II
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Chromosomenkarte IV
), Membrantransport.

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