GLUT: FUNCIONS, PRINCIPALS TRANSPORTADORS DE GLUCOSA - BIOLOGIA - 2025

Els GLUT són una sèrie de transportadors de tipus comporta, encarregats de dur a terme el transport passiu de glucosa cap al citosol d'una àmplia varietat de cèl·lules de mamífers.

No obstant això, la majoria dels GLUT que han estat identificats fins ara, no són específics per a glucosa. Per contra, són capaços de transportar diferents sucres com manosa, galactosa, fructosa i glucosamina, així com un altre tipus de molècules com urats i manoinositol.

Estructura típica d'un transportador de glucosa GLUT. By A2-33, from Wikimedia Commons.

A l'mínim 14 GLUT han estat identificats fins ara. Tots ells presenten característiques estructurals comuns i difereixen tant en la distribució tissular com en el tipus de molècula que transporta. Pel que cada tipus sembla estar adaptat a condicions fisiològiques diferents en on complir un paper metabòlic particular.

Mobilització de la glucosa a l'interior de les cèl·lules

La majoria de les cèl·lules vives depenen de l'oxidació parcial o total de la glucosa per obtenir l'energia necessària per a la realització dels seus processos vitals.

L'ingrés d'aquesta molècula a l'citosol de la cèl·lula, lloc on és metabolitzada, depèn de l'ajuda de proteïnes transportadores, ja que és prou gran i polar com per poder travessar per si sola la bicapa lipídica.

En cèl·lules eucariotes, s'han identificat dos grans tipus de transportadors implicats en la mobilització d'aquest sucre: els cotransportadors Na + / glucosa (SGLT) i els uniportadores GLUT.

Els primers utilitzen un mecanisme de transport actiu secundari, on el cotransporte de Na + aporta l'energia motriu per dur a terme el procés. Mentre que, els últims realitzen un moviment passiu facilitat, un mecanisme que no requereix d'energia i es dóna a favor de el gradient de concentració de l'sucre.

Mecanisme de transport emprat pels transportadors d'hexoses GLUT. By Emma Dittmar - Own work, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64.036.780

transportadors GLUT

Els transportadors GLUT, per les sigles en anglès de "Glucose Transporters", són un grup de transportadors de tipus comporta encarregats de dur a terme el transport passiu de glucosa des del medi extracel·lular fins al citosol.

Pertanyen a la gran superfamília de transportadors de difusió facilitada (MSF), integrada per un gran nombre de transportadors encarregats de dur a terme el transport transmembranal d'una àmplia varietat de petites molècules orgàniques.

Encara que el seu nom sembli indicar que només transporten glucosa, aquests transportadors presenten especificitats variables per diferents monosacàrids de sis àtoms de carboni. Pel que, més que transportadors de glucosa, són transportadors d'hexoses.

Fins a la data, al menys 14 GLUT han estat identificats i la seva localització sembla ser teixit específica en mamífers. És a dir, que cada isoforma es troba expressada en teixits molt particulars.

En cada un d'aquests teixits, les característiques cinètiques d'aquests transportadors varien notablement. Això últim sembla indicar que cada un d'ells està dissenyat per respondre a necessitats metabòliques diferents.

estructura

Els 14 GLUT que han aconseguit ser identificats fins a la data presenten una sèrie de característiques estructurals comunes.

Tots ells són proteïnes integrals de membrana multipàs, és a dir travessen múltiples vegades la bicapa lipídica a través de segments transmembrana rics en aminoàcids hidrofòbics.

La seqüència peptídica d'aquests transportadors varia entre 490-500 residus d'aminoàcids i la seva estructura química tridimensional resulta similar a la reportada per tots els altres membres de la superfamília principal de facilitadors (MSF).

Aquesta estructura es caracteritza per presentar 12 segments transmembranales en configuració α-hèlix i un domini extracel·lular altament glicosilat que, depenent de l'tipus de GLUT, pot estar localitzat en el tercer o cinquè bucle format.

Addicionalment, els extrems amino i carboxil terminal de la proteïna es troben orientats cap al citosol i presenten cert grau d'pseudosimetría. La forma en què es disposen espacialment aquests extrems dóna origen a una cavitat oberta que constitueix el lloc d'unió per a la glucosa o per qualsevol altre monosacàrid a ser transportat.

En aquest sentit, la formació de l'porus a través del qual transita el sucre aigües avall de el lloc d'unió es defineix per un arranjament central de les hèlixs 3, 5, 7 i 11. Totes aquestes presenten en una de les seves cares una alta densitat de residus polars que faciliten la formació de l'ambient hidrofílic intern de l'porus.

classificació

Els GLUT han estat classificats en tres grans classes basant-se el grau de similitud de la seqüència peptídica, així com a la posició de l'domini glicosilat.

Els GLUT pertanyents a les classes I i II limiten el domini altament glicosilat a el primer bucle extracel·lular localitzat entre els dos primers segments transmembranales. Mentre que, en els de la Classe III queda restringit el novè bucle.

En cadascuna d'aquestes classes els percentatges d'homologia entre les seqüències peptídiques varia entre 14 i 63% en regions menys conservades i entre 30 i el 79% en regions altament conservades.

La classe I es troba integrada pels transportadors GLUT1, glut2, glut3, GLUT 4 i GLUT14. La classe II pels glut5, 7, 9 i 11. I la classe III pels GLUT6, 8, 10 i 12 i 13.

És important esmentar que cada un d'aquests transportadors té localitzacions, característiques cinètiques, especificitats de substrat i funcions diferents.

Principals transportadors de glucosa i funcions

GLUT1

S'expressa principalment en eritròcits, cèl·lules de cervell, placenta i ronyó. Encara que la seva funció principal és la de proveir a aquestes cèl·lules dels nivells de glucosa necessaris per suportar la respiració cel·lular, és responsable de transportar altres carbohidrats com galactosa, manosa i glucosamina.

glut2

Tot i que és altament específic per a glucosa, glut2 presenta una afinitat major per la glucosamina. No obstant això, també és capaç de transportar fructosa, galactosa i manosa a citosol de cèl·lules hepàtiques, pancreàtiques i renals de l'epiteli de l'intestí prim.

glut3

Encara que presenta alta afinitat per la glucosa, glut3 també uneix i transporta amb menor afinitat galactosa, manosa, maltosa, xilosa i àcid dehidroascòrbic.

S'expressa principalment en cèl·lules embrionàries, de manera que manté el transport continu d'aquests sucres des de la placenta fins a totes les cèl·lules de l'fetus. A més, ha estat detectat en cèl·lules musculars i de testicle.

GLUT4

Presenta alta afinitat per la glucosa i només s'expressa en teixits sensibles a la insulina. Per tant, es troba associat amb el transport de glucosa estimulat per aquesta hormona.

GLUT8

Transporta tant glucosa com fructosa a l'interior de cèl·lules hepàtiques, nervioses, cardíaques, intestinals, adiposes.

GLUT9

A més de transportar glucosa i fructosa presenta alta afinitat pels urats, de manera que mitja l'absorció d'aquests en cèl·lules renals. No obstant això, s'ha trobat que s'expressa també en leucòcits i cèl·lules de l'intestí prim.

GLUT12

En el múscul esquelètic aquest transportador és translocat a la membrana plasmàtica en resposta a la insulina, de manera que actua en mecanismes de resposta a aquesta hormona. La seva expressió ha estat determinada a més en cèl·lules de la pròstata, placenta, ronyó, cervell i de les glàndules mamàries.

GLUT13

Porta a terme el transport específic acoblat de mioinositol i hidrogen. Amb això, contribueix a disminuir el pH de el líquid cefaloraquidi fins a valors propers a 5.0 per cèl·lules nervioses que integren a l'cerebel, hipotàlem, hipocamp i tija cerebral.

referències

1. Augustin R. Critical Review. The protein family of glucose transport facilitador: It 's not only about glucose after all. IUBMB Life. 2010; 62 (5): 315-33.
2. Bell GI, Kayano T, Buse JB, Burant CF, Takeda J, Lin D, Fukumoto H, Seino S. Molecular biology of mammalian glucose Transporters. Diabetis Care. 1990; 13 (3): 198-208.
3. Castrejón V, Carbó R, Martínez M. Mecanismes moleculars que intervenen en el transport de la glucosa. REB. 2007; 26 (2): 49-57.
4. Joost HG, Thorens B. The extended GLUT-family of sugar / Polyol transport facilitador: Nomenclature, sequence characteristics, and potential function of its novell members (review). Mol Membr Biol. 2001; 18 (4): 247-56.
5. Kinnamon SC, Finger ET. A taste for ATP: neurotransmissió in taste buds. Front Cell Neurosci. 2013; 7: 264.
6. Scheepers A, Schmidt S, Manolescu A, Cheeseman CI, Bell A, Zahn C, Joost HG, Schürmann A. Characterization of the human SLC2A11 (GLUT11) gene: alternative promoter usage, function, expression, and subcellular distribution of three isoforms, and lack of mouse orthologue. Mol Membr Biol. 2005; 22 (4): 339-51.
7. Schürmann A. Insight into the "odd" hexose Transporters glut3, glut5, and GLUT7. Am J Physiol Endocrinol metab. 2008; 295 (2): E225-6.
8. Thorens B, Mueckler M. Glucose Transporters in the 21st Century. Am J Physiol Endocrinol metab. 2010; 298 (2): E141-145.
9. Yang H, Wang D, Engelstad K, Bagay L, Wei I, Rotstein M, Aggarwal V, Levy B, Ma L, Chung WK, De Vivo DC. Glut1 deficiency syndrome and erythrocyte glucose uptake assay. Ann Neurol. 2011; 70 (6): 996-1005.