Transportador de glucosa
| azúcar_tr | |||||||||
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| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | azúcar_tr | ||||||||
| Pfam | PF00083 | ||||||||
| Clan Pfam | CL0015 | ||||||||
| Interprofesional | IPR005828 | ||||||||
| PROSITIO | PDOC00190 | ||||||||
| Base de datos de datos termodinámica | 2.A.1.1 | ||||||||
| Superfamilia OPM | 15 | ||||||||
| Proteína OPM | 4gc0 | ||||||||
| Diligenciamiento de conflictos | cd17315 | ||||||||
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Los transportadores de glucosa son un amplio grupo de proteínas de membrana que facilitan el transporte de glucosa a través de la membrana plasmática , un proceso conocido como difusión facilitada . Debido a que la glucosa es una fuente vital de energía para toda la vida, estos transportadores están presentes en todos los filos . La familia GLUT o SLC2A es una familia de proteínas que se encuentra en la mayoría de las células de los mamíferos . 14 Los GLUTS están codificados por el genoma humano . GLUT es un tipo de proteína transportadora uniportadora .
Síntesis de glucosa libre
La mayoría de las células no autótrofas no pueden producir glucosa libre porque carecen de la expresión de la glucosa-6-fosfatasa y, por lo tanto, solo participan en la captación y el catabolismo de la glucosa . Generalmente producida solo en los hepatocitos , en condiciones de ayuno, otros tejidos como los intestinos, los músculos, el cerebro y los riñones pueden producir glucosa después de la activación de la gluconeogénesis .
Transporte de glucosa en levadura
En Saccharomyces cerevisiae el transporte de glucosa se realiza mediante difusión facilitada . [1] Las proteínas transportadoras son principalmente de la familia Hxt, pero se han identificado muchos otros transportadores. [2]
| Nombre | Propiedades | Notas |
|---|---|---|
| Snf3 | sensor de bajo nivel de glucosa; reprimido por glucosa; bajo nivel de expresión; represor de Hxt6 | |
| Rgt2 | sensor de alto nivel de glucosa; nivel de expresión bajo | |
| Hxt1 | Km : 100 mM, [3] 129 - 107 mM [1] | Transportador de glucosa de baja afinidad; inducido por niveles altos de glucosa. |
| Hxt2 | Km = 1,5 [1] - 10 mM [3] | Transportador de glucosa de afinidad alta/intermedia; inducido por niveles bajos de glucosa [3] |
| Hxt3 | Vm = 18,5, Kd = 0,078, Km = 28,6/34,2 [1] - 60 mM [3] | Transportador de glucosa de baja afinidad [3] |
| Hxt4 | Vm = 12,0, Kd = 0,049, Km = 6,2 [1] | Transportador de glucosa de afinidad intermedia [3] |
| Hxt5 | Km = 10 mM [4] | Afinidad moderada por la glucosa. Abundante durante la fase estacionaria, la esporulación y las condiciones de baja glucosa. La transcripción está reprimida por la glucosa. [4] |
| Hxt6 | Vm = 11,4, Kd = 0,029, Km = 0,9/14, [1] 1,5 mM [3] | alta afinidad por la glucosa [3] |
| Hxt7 | Vm = 11,7, Kd = 0,039, Km = 1,3, 1,9, [1] 1,5 mM [3] | alta afinidad por la glucosa [3] |
| Hxt8 | bajo nivel de expresión [3] | |
| Hxt9 | implicado en la resistencia a fármacos pleiotrópicos [3] | |
| Hxt11 | implicado en la resistencia a fármacos pleiotrópicos [3] | |
| Gal2 | Vm = 17,5, Kd = 0,043, Km = 1,5, 1,6 [1] | alta afinidad por la galactosa [3] |
Transporte de glucosa en mamíferos
Las GLUT son proteínas de membrana integrales que contienen 12 hélices que atraviesan la membrana con los extremos amino y carboxilo expuestos en el lado citoplasmático de la membrana plasmática . Las proteínas GLUT transportan glucosa y hexosas relacionadas según un modelo de conformación alternada, [5] [6] [7] que predice que el transportador expone un único sitio de unión del sustrato hacia el exterior o el interior de la célula. La unión de la glucosa a un sitio provoca un cambio conformacional asociado con el transporte y libera glucosa al otro lado de la membrana. Los sitios de unión de glucosa internos y externos están, al parecer, ubicados en los segmentos transmembrana 9, 10, 11; [8] además, el motivo DLS ubicado en el séptimo segmento transmembrana podría estar involucrado en la selección y afinidad del sustrato transportado. [9] [10]
Tipos
Cada isoforma del transportador de glucosa desempeña un papel específico en el metabolismo de la glucosa determinado por su patrón de expresión tisular, especificidad del sustrato, cinética de transporte y expresión regulada en diferentes condiciones fisiológicas. [11] Hasta la fecha, se han identificado 14 miembros de GLUT/SLC2. [12] Sobre la base de similitudes de secuencia, la familia GLUT se ha dividido en tres subclases.
Clase I
La clase I comprende los transportadores de glucosa bien caracterizados GLUT1-GLUT4. [13]
| Nombre | Distribución | Notas |
|---|---|---|
| GLUT1 | Se encuentra ampliamente distribuida en los tejidos fetales . En el adulto, se expresa en niveles más altos en los eritrocitos y también en las células endoteliales de los tejidos de barrera, como la barrera hematoencefálica . Es responsable del bajo nivel de captación basal de glucosa necesario para mantener la respiración en todas las células. | Los niveles en las membranas celulares aumentan cuando se reducen los niveles de glucosa y disminuyen cuando aumentan los niveles de glucosa. La expresión de GLUT1 aumenta en muchos tumores. |
| GLUT2 | Es un transportador bidireccional que permite que la glucosa fluya en dos direcciones. Se expresa en las células tubulares renales , las células hepáticas y las células beta pancreáticas . También está presente en la membrana basolateral del epitelio del intestino delgado . La bidireccionalidad es necesaria en las células hepáticas para captar glucosa para la glucólisis y la glucogénesis , y la liberación de glucosa durante la gluconeogénesis . En las células beta pancreáticas, se requiere glucosa que fluya libremente para que el entorno intracelular de estas células pueda medir con precisión los niveles de glucosa sérica. Los tres monosacáridos ( glucosa , galactosa y fructosa ) son transportados desde la célula de la mucosa intestinal a la circulación portal por GLUT2. | Es una isoforma de alta frecuencia y baja afinidad. [12] |
| GLUT3 | Se expresa principalmente en las neuronas (donde se cree que es la principal isoforma transportadora de glucosa) y en la placenta . | Es una isoforma de alta afinidad, lo que le permite transportarse incluso en momentos de bajas concentraciones de glucosa. |
| GLUT4 | Se expresa en los tejidos adiposos y en el músculo estriado ( músculo esquelético y músculo cardíaco ). | Es el transportador de glucosa regulado por la insulina . Responsable del almacenamiento de glucosa regulado por la insulina. |
| GLUT14 | Expresado en testículos | similitud con GLUT3 [12] |
Clases II/III
La clase II comprende:
- GLUT5 ( SLC2A5 ), un transportador de fructosa en los enterocitos
- GLUT7 ( SLC2A7 ), que se encuentra en el intestino delgado y grueso, [12] transporta glucosa fuera del retículo endoplásmico [14]
- Recientemente se ha descubierto que GLUT9 ( SLC2A9 ) transporta ácido úrico .
- GLUT11 ( SLC2A11 )
La clase III comprende:
- GLUT6 ( SLC2A6 ),
- GLUT8 ( SLC2A8 ),
- GLUT10 ( SLC2A10 ),
- GLUT12 ( SLC2A12 ), y
- GLUT13 , también transportador de H+/ mio -inositol HMIT ( SLC2A13 ), se expresa principalmente en el cerebro. [12]
La mayoría de los miembros de las clases II y III han sido identificados recientemente en búsquedas de homología en bases de datos EST y en la información de secuencia proporcionada por los diversos proyectos del genoma .
La función de estas nuevas [ ¿cuándo? ] isoformas transportadoras de glucosa aún no está claramente definida en la actualidad. Varias de ellas (GLUT6, GLUT8) están formadas por motivos que ayudan a retenerlas intracelularmente y, por lo tanto, impiden el transporte de glucosa. Todavía no se sabe si existen mecanismos para promover la translocación de estos transportadores a la superficie celular, pero se ha establecido claramente que la insulina no promueve la translocación de GLUT6 y GLUT8 a la superficie celular.
Descubrimiento del cotransporte sodio-glucosa
En agosto de 1960, en Praga , Robert K. Crane presentó por primera vez su descubrimiento del cotransporte sodio-glucosa como mecanismo de absorción intestinal de glucosa. [15] El descubrimiento del cotransporte por parte de Crane fue la primera propuesta de acoplamiento de flujo en biología. [16] En 1961, Crane fue el primero en formular el concepto de cotransporte para explicar el transporte activo. En concreto, propuso que la acumulación de glucosa en el epitelio intestinal a través de la membrana del borde en cepillo estaba [está] acoplada al transporte descendente de Na+ a través del borde en cepillo. Esta hipótesis se puso a prueba, se refinó y se amplió rápidamente [para] abarcar el transporte activo de una amplia gama de moléculas e iones en prácticamente todos los tipos de células. [17]
Véase también
Referencias
- ^ abcdefgh Maier A, Völker B, Boles E, Fuhrmann GF (diciembre de 2002). "Caracterización del transporte de glucosa en Saccharomyces cerevisiae con vesículas de membrana plasmática (contratransporte) y células intactas (captación inicial) con transportadores únicos Hxt1, Hxt2, Hxt3, Hxt4, Hxt6, Hxt7 o Gal2". FEMS Yeast Research . 2 (4): 539–50. doi : 10.1111/j.1567-1364.2002.tb00121.x . PMID 12702270.
- ^ "Lista de posibles transportadores de glucosa en S. cerevisiae". UniProt .
- ^ abcdefghijklmn Boles E, Hollenberg CP (agosto de 1997). "La genética molecular del transporte de hexosas en levaduras". FEMS Microbiology Reviews . 21 (1): 85–111. doi :10.1111/j.1574-6976.1997.tb00346.x. PMID 9299703.
- ^ ab Diderich JA, Schuurmans JM, Van Gaalen MC, Kruckeberg AL, Van Dam K (diciembre de 2001). "Análisis funcional del homólogo del transportador de hexosa HXT5 en Saccharomyces cerevisiae". Levadura . 18 (16): 1515–24. doi : 10.1002/sí.779. PMID 11748728. S2CID 22968336.
- ^ Oka Y, Asano T, Shibasaki Y, Lin JL, Tsukuda K, Katagiri H, Akanuma Y, Takaku F (junio de 1990). "El transportador de glucosa truncado C-terminal está bloqueado en una forma orientada hacia adentro sin actividad de transporte". Nature . 345 (6275): 550–3. Bibcode :1990Natur.345..550O. doi :10.1038/345550a0. PMID 2348864. S2CID 4264399.
- ^ Hebert DN, Carruthers A (noviembre de 1992). "La estructura oligomérica del transportador de glucosa determina la función del transportador. Interconversiones reversibles dependientes de rédox de GLUT1 tetramérico y dimérico". The Journal of Biological Chemistry . 267 (33): 23829–38. doi : 10.1016/S0021-9258(18)35912-X . PMID 1429721.
- ^ Cloherty EK, Sultzman LA, Zottola RJ, Carruthers A (noviembre de 1995). "El transporte neto de azúcar es un proceso de múltiples pasos. Evidencia de sitios de unión de azúcar citosólicos en eritrocitos". Bioquímica . 34 (47): 15395–406. doi :10.1021/bi00047a002. PMID 7492539.
- ^ Hruz PW, Mueckler MM (2001). "Análisis estructural del transportador de glucosa facilitador GLUT1 (revisión)". Biología molecular de membranas . 18 (3): 183–93. doi : 10.1080/09687680110072140 . PMID 11681785.
- ^ Seatter MJ, De la Rue SA, Porter LM, Gould GW (febrero de 1998). "El motivo QLS en la hélice VII transmembrana de la familia de transportadores de glucosa interactúa con la posición C-1 de la D-glucosa y está involucrado en la selección de sustrato en el sitio de unión exofacial". Bioquímica . 37 (5): 1322–6. doi :10.1021/bi972322u. PMID 9477959.
- ^ Hruz PW, Mueckler MM (diciembre de 1999). "Mutagénesis por escaneo de cisteína del segmento transmembrana 7 del transportador de glucosa GLUT1". The Journal of Biological Chemistry . 274 (51): 36176–80. doi : 10.1074/jbc.274.51.36176 . PMID 10593902.
- ^ Thorens B (abril de 1996). "Transportadores de glucosa en la regulación de los flujos de glucosa intestinal, renal y hepática". The American Journal of Physiology . 270 (4 Pt 1): G541-53. doi :10.1152/ajpgi.1996.270.4.G541. PMID 8928783.
- ^ abcde Thorens B, Mueckler M (febrero de 2010). "Transportadores de glucosa en el siglo XXI". Revista estadounidense de fisiología. Endocrinología y metabolismo . 298 (2): E141-5. doi :10.1152/ajpendo.00712.2009. PMC 2822486. PMID 20009031 .
- ^ Bell GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S (marzo de 1990). "Biología molecular de transportadores de glucosa en mamíferos". Cuidado de la diabetes . 13 (3): 198–208. doi :10.2337/diacare.13.3.198. PMID 2407475. S2CID 20712863.
- ^ Boron WF (2003). Fisiología médica: un enfoque celular y molecular . Elsevier/Saunders. pág. 995. ISBN 978-1-4160-2328-9.
- ^ Crane RK , Miller D, Bihler I (1961). "Las restricciones sobre los posibles mecanismos de transporte intestinal de azúcares". En Kleinzeller A, Kotyk A (eds.). Transporte de membrana y metabolismo. Actas de un simposio celebrado en Praga, del 22 al 27 de agosto de 1960. Praga: Academia Checa de Ciencias . págs. 439–449.
- ^ Wright EM, Turk E (febrero de 2004). "La familia de cotransportadores de sodio/glucosa SLC5". Pflügers Archiv . 447 (5): 510–8. doi :10.1007/s00424-003-1063-6. PMID 12748858. S2CID 41985805.
- ^ Boyd CA (marzo de 2008). "Hechos, fantasías y diversión en la fisiología epitelial". Fisiología experimental . 93 (3): 303–14. doi : 10.1113/expphysiol.2007.037523 . PMID 18192340. S2CID 41086034.
La idea de esta época que permanece en todos los libros de texto actuales es la noción de
Robert Crane
publicada originalmente como apéndice a un artículo de simposio publicado en 1960 (
Crane
et al. 1960). El punto clave aquí era el "acoplamiento de flujo", el
cotransporte
de sodio y glucosa en la membrana apical de la célula epitelial del intestino delgado. Medio siglo después, esta idea se ha convertido en una de las proteínas transportadoras más estudiadas (SGLT1), el cotransportador de sodio-glucosa.
Enlaces externos
- Glucosa+Transporte+Proteínas,+Facilitadoras en los Encabezados de Temas Médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
