GLUT1: características, estrutura, funções - Ciência - 2023
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Contente
- Transporte de glicose nas células e transportadores GLUT1
- Recursos do GLUT1
- Estrutura GLUT 1
- Uma mudança na estrutura de GLUT1 determina o transporte de glicose para a célula
- Características do GLUT 1
- Referências
GLUT1 é uma proteína transmembrana responsável por facilitar o transporte passivo de glicose através da membrana plasmática, do espaço extracelular para a célula.
Além da glicose, foi demonstrado que ela também pode mobilizar outros seis açúcares de carbono, como galactose, glucosamina e manose. Por sua vez, permite a captação e transporte da vitamina C para o interior das células incapazes de produzi-la.
Como todas as moléculas transportadas pelo GLUT1 estão envolvidas nas vias de geração de energia na célula, a expressão desse transportador desempenha um papel metabólico muito importante.
Na verdade, as mutações que alteram ou abolem a expressão de um GLUT1 funcional resultam no aparecimento de numerosas doenças associadas ao desenvolvimento neurológico lento e crescimento cerebral limitado.
Transporte de glicose nas células e transportadores GLUT1
A glicose é o carbono e a fonte de energia preferidos para a maioria das células que constituem a árvore da vida. Como não é pequeno o suficiente e hidrofóbico para atravessar as membranas celulares por conta própria, seu transporte para dentro da célula requer a ajuda de proteínas transportadoras.
Dois mecanismos de transporte específicos mediados por transportador foram propostos para este açúcar. Um deles responde a um sistema de transporte passivo (difusão facilitada) e o segundo a um sistema de transporte ativo.
A primeira não requer energia para ser realizada e ocorre por meio de um gradiente de concentração, ou seja, de um local de alta concentração de glicose para outro onde a concentração é menor.
O transporte ativo de glicose é realizado por transportadores que obtêm energia do co-transporte de íons sódio.
Em contraste, a difusão facilitada (passiva) da glicose é realizada por uma família de transportadores do tipo porta chamados GLUT (sigla em inglês de “Transportadores de glicose ”), família à qual pertence GLUT1. Estes se ligam à glicose do lado externo da célula e a transportam para o citosol. Pelo menos 5 deles foram identificados e sua distribuição parece ser diferente em diferentes tecidos de mamíferos.
Recursos do GLUT1
O GLUT1 é um transportador uniportal de glicose, ou seja, capaz de realizar o transporte de glicose em apenas uma direção, de fora da célula para o citosol.
Pertence à superfamília dos transportadores de difusão facilitada (MSF), que é amplamente distribuída em muitos organismos diferentes. Também participa do transporte transmembrana de um grande número de pequenas moléculas orgânicas.
Sua sequência peptídica de 492 aminoácidos está altamente conservada nos diferentes organismos onde foi identificada, o que não é difícil de acreditar, visto que o uso da glicose para a produção de energia constitui o centro da árvore metabólica da vida.
Estrutura GLUT 1
GLUT1 é uma proteína de membrana multipasse integral composta de 492 resíduos de aminoácidos. Este tipo de proteínas integrais de membrana é caracterizado por cruzar a bicamada lipídica várias vezes.
A estrutura química tridimensional das proteínas geralmente é determinada por meio da cristalografia de raios X. Esta última é uma técnica amplamente utilizada pelos bioquímicos para reconstruir um modelo estrutural utilizando cristais puros da proteína a ser estudada.
Para proteínas altamente conservadas como GLUT1, determinar a estrutura da proteína de um único organismo pode ser suficiente. É por esta razão que os pesquisadores determinaram até agora a estrutura cristalina do GLUT1 do mutante E3229.
Como em todos os outros membros da superfamília de facilitadores principais (MSF), a estrutura de GLUT1 é representada por 12 hélices transmembrana.
Além disso, em GLUT1 E3229, os terminais amino e carboxila do peptídeo são pseudo-simétricos e são orientados para o citosol. O arranjo dessas extremidades gera uma bolsa ou cavidade que é aberta dentro da célula e que constitui o local de ligação da glicose.
Uma mudança na estrutura de GLUT1 determina o transporte de glicose para a célula
Como a glicose é geralmente transportada de fora para dentro da célula, a descoberta de que o local de ligação desse açúcar está orientado para o citosol gera alguma confusão.
No entanto, essa confusão encontra solução nos resultados das investigações bioquímicas que sugerem que ocorre uma mudança na forma da proteína, permitindo que o local de ligação da glicose seja exposto primeiro em um lado da membrana e depois no outro.
Isso não significa que a proteína gire através da membrana, mas sim que a ligação do açúcar introduz a mudança de tal forma que, como uma porta, expõe a glicose para o interior.
Características do GLUT 1
Como o GLUT1 é um transportador constitutivo da expressão, ou seja, sempre se expressa na maioria das células de mamíferos, as funções que desempenha são vitais para essas células. Na verdade, ele se expressa em quase todos os tecidos do feto exatamente porque um alto suprimento de energia é necessário durante as fases de desenvolvimento para garantir o crescimento.
No entanto, sua expressão diminui após o nascimento em alguns tecidos, como o fígado, onde a expressão de outras isoformas, como GLUT4, agora está aumentada.
Para os eritrócitos é de fundamental importância, visto que estes dependem exclusivamente da glicose para obter energia por não possuírem mitocôndrias. No entanto, ainda é responsável pela captação de glicose para apoiar a respiração em outros tipos de células.
Como o GLUT1 atinge uma alta concentração nas células endoteliais vasculares de muitos órgãos e tecidos, uma de suas funções é transportar a glicose do sangue.
O transporte de outras hexoses como manose, galactose e glucosamina pelo GLUT1 não questiona sua relação direta com o metabolismo energético, uma vez que o ATP pode ser gerado a partir de todas essas hexoses.
Além disso, a captação e o transporte de vitamina C para as células incapazes de sintetizá-la também tem sido uma das funções relatadas para esse receptor ubíquo.
Referências
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