GLUT 단백질 패밀리 – Family of GLUT Proteins

저번에는 GLUT1을 가지고 단일 수송체의 운반기능을 기술해 보았는데요, 이번에는 그걸 토대로 여러 GLUT들을 살펴보도록 하겠습니다.

사람의 유전자는 최소 14가지의 매우 비슷한 GLUT 단백질에 대한 정보를 가지고 있습니다. GLUT1~GLUT14로 일컬어지는 이 단백질들은 모두 하나의 조상 단백질로부터 나온 것으로 추정되는 12개의 세포막 안에 존재하는  α-나선구조를 가지고 있습니다. 이 14개의 GLUT그룹의 3차원 구조를 전부 아는 것은 아니지만, GLUT1을 놓고 봤을 때 막을 관통하는 α-나선들은 거의 모두 소수성(hydrophobic) 아미노산으로 이루어져 있습니다. 그러나 몇 개의 나선은 포도당의 수산기(hydroxyl group;-OH)와 결합할 수 있는 아미노산들을 가지고 있습니다.
이 아미노산들은 GLUT단백질에 포도당이 쉽게 붙을 수 있는 결합부위 역할을 한다고 생각됩니다.

모든 GLUT 단백질들은 꽤 비슷한 구조를 가지고 있을 것입니다. 그렇지만 GLUT들은 다른 종류의 세포에서 다르게 발현되고, 각 세포의 표면에 생기는 개수도 달라서 세포의 종류가 다르면 그에 맞는 포도당 대사를 할 수 있도록 합니다. 예를 들어서 GLUT3은 뇌의 신경세포(neural cell)에서 발견됩니다. 뉴런들은 대사를 위한 지속적인 포도당의 유입이 필수적인데, GLUT3의 낮은 Km(1.5mM로 GLUT1과 비슷하네요;;)이 포도당의 지속적인 유입을 보장해주는 것입니다.
GLUT2는 간세포와 인슐린(Insulin)을 분비하는 이자의 β세포에서 찾아볼 수 있습니다. Km이 약 20mM로 GLUT1과는 약 13배나 차이가 나는데요, 이렇게 Km이 큰 이유는 혈액의 포도당 수치의 변화에 민감하게 반응할 수 있게 하기 위해서 입니다. ◊GLUT1 수송체의 물질 수송을 기술한 식을 참조하세요~~
식사를 한 직후에 혈액 속의 포도당 농도는 약 2배(5mM->10mM)가 증가하는데, 이럴 때 GLUT1은 Km이 작기 때문에 혈당량이 포도당의 유입속도에 미치는 영향이 미미하지만, GLUT2같은 경우는 Km이 크기 때문에 혈당량의 증가가 포도당의 유입속도에도 큰 영향을 미치게 됩니다. 간세포에서는 포도당의 유입속도가 빨라지면 남는 포도당을 글리코겐(glycogen)으로 저장하고, β-세포에서 포도당의 유입 속도가 빨라지면 인슐린을 분비하게 됩니다.

GLUT4는 지방세포와 근육세포에서 발현됩니다. 인슐린에 반응해서 인슐린이 있을 때 혈액의 포도당을 빠르게 받아들입니다. (혈당량을 낮추는 것이죠) 인슐린이 없을 때 GLUT4는 세포 내부를 향하고 있어서 바깥으로부터 포도당을 받아들이지 않습니다. 신기한 녀석이네요. 어쨌든 GLUT4에 이상이 생기면 혈당량 조절에 문제가 생겨 당뇨병이 생길 수 있습니다. GLUT4가 인슐린에 반응하지 않으니까요.

GLUT5는 과당(fructose)에 특성화된 GLUT단백질입니다. 소장의 상피세포(epithelial cell)에 존재하는데요, 소장에서 세포로 과당을 섭취하는 역할을 한다고 합니다.

14개 GLUT를 모두 본 것은 아니지만 다른 GLUT들이 다른 일을 한다는 것을 알 수 있겠습니다. 세포마다 각자 맡은 일을 충실히 하기 위해 여러 종류의 GLUT단백질이 적재적소에 배치된다는 사실이 흥미롭지 않나요??

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