GLUT: funções, principais transportadores de glicose - Ciência - 2023

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o EXCESSOEles são uma série de transportadores do tipo porta, responsáveis por realizar o transporte passivo de glicose em direção ao citosol de uma grande variedade de células de mamíferos.

No entanto, a maioria dos GLUTs que foram identificados até o momento não são específicos para a glicose. Ao contrário, são capazes de transportar diversos açúcares como manose, galactose, frutose e glucosamina, além de outros tipos de moléculas como uratos e mannositol.

Pelo menos 14 GLUTs foram identificados até o momento. Todos eles têm características estruturais comuns e diferem tanto na distribuição do tecido quanto no tipo de molécula que carrega. Portanto, cada tipo parece estar adaptado a diferentes condições fisiológicas onde cumpre um papel metabólico particular.

Mobilização de glicose dentro das células

A maioria das células vivas depende da oxidação parcial ou total da glicose para obter a energia necessária para realizar seus processos vitais.

A entrada dessa molécula no citosol da célula, onde é metabolizada, depende do auxílio de proteínas transportadoras, já que é grande e polar o suficiente para conseguir atravessar a bicamada lipídica por si só.

Em células eucarióticas, foram identificados dois tipos principais de transportadores envolvidos na mobilização desse açúcar: os cotransportadores Na + / glicose (SGLT) e os uniporters GLUT.

Os primeiros utilizam um mecanismo de transporte ativo secundário, onde o cotransporte de Na + fornece a energia motriz para a realização do processo. Enquanto os últimos realizam um movimento passivo facilitado, mecanismo que não requer energia e é a favor do gradiente de concentração do açúcar.

Transportadores GLUT

Os transportadores GLUT, pela sigla em inglês de "Glucose Transporters", são um grupo de transportadores do tipo porta responsáveis por realizar o transporte passivo de glicose do meio extracelular para o citosol.

Pertencem à grande superfamília de transportadores de difusão facilitada (MSF), composta por um grande número de transportadores responsáveis por realizar o transporte transmembrana de uma grande variedade de pequenas moléculas orgânicas.

Embora seu nome pareça indicar que eles transportam apenas glicose, esses transportadores têm especificidades variadas para diferentes monossacarídeos com seis átomos de carbono. Portanto, mais do que transportadores de glicose, são transportadores de hexose.

Até o momento, pelo menos 14 GLUTs foram identificados e sua localização parece ser específica de tecido em mamíferos. Ou seja, cada isoforma é expressa em tecidos muito particulares.

Em cada um desses tecidos, as características cinéticas desses transportadores variam acentuadamente. O último parece indicar que cada um deles é projetado para responder a diferentes necessidades metabólicas.

Estrutura

Os 14 GLUTs que foram identificados até o momento possuem uma série de características estruturais comuns.

Todas são proteínas integrais de membrana multipass, ou seja, cruzam a bicamada lipídica várias vezes por meio de segmentos transmembranares ricos em aminoácidos hidrofóbicos.

A sequência peptídica desses transportadores varia entre 490-500 resíduos de aminoácidos e sua estrutura química tridimensional é semelhante à relatada para todos os outros membros da superfamília dos principais facilitadores (MSF).

Esta estrutura é caracterizada por apresentar 12 segmentos transmembrana em configuração α-hélice e um domínio extracelular altamente glicosilado que, dependendo do tipo de GLUT, pode estar localizado na terceira ou quinta alça formada.

Além disso, os terminais amino e carboxila da proteína são orientados para o citosol e exibem um certo grau de pseudosimetria. A maneira como essas extremidades estão espacialmente dispostas dá origem a uma cavidade aberta que constitui o local de ligação para a glicose ou para qualquer outro monossacarídeo a ser transportado.

Nesse sentido, a formação do poro através do qual o açúcar transita a jusante do sítio de ligação é definida por um arranjo central de hélices 3, 5, 7 e 11. Todas estas apresentam uma alta densidade de resíduos polares que facilitam a formação do ambiente hidrofílico interno do poro.

Classificação

Os GLUTs foram classificados em três grandes classes com base no grau de similaridade da sequência do peptídeo, bem como na posição do domínio glicosilado.

GLUTs pertencentes às classes I e II limitam o domínio altamente glicosilado à primeira alça extracelular localizada entre os dois primeiros segmentos transmembranares. Enquanto, na Classe III, é restrito ao nono loop.

Em cada uma dessas classes, as porcentagens de homologia entre as sequências peptídicas variam entre 14 e 63% nas regiões menos conservadas e entre 30 e 79% nas regiões altamente conservadas.

A Classe I é composta por transportadores GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT 4 e GLUT14. Classe II para GLUT5, 7, 9 e 11. E classe III para GLUT6, 8, 10 e 12 e 13.

É importante mencionar que cada um desses transportadores possui diferentes localizações, características cinéticas, especificidades do substrato e funções.

Principais transportadores e funções de glicose

GLUT1

É expresso principalmente nos eritrócitos, células cerebrais, placenta e rins. Embora sua função principal seja fornecer a essas células os níveis de glicose necessários para sustentar a respiração celular, ela é responsável pelo transporte de outros carboidratos, como galactose, manose e glucosamina.

GLUT2

Embora altamente específico para a glicose, o GLUT2 exibe uma maior afinidade para a glucosamina. No entanto, também é capaz de transportar frutose, galactose e manose para o citosol das células hepáticas, pancreáticas e renais do epitélio do intestino delgado.

GLUT3

Embora tenha alta afinidade pela glicose, o GLUT3 também se liga e transporta galactose, manose, maltose, xilose e ácido deidroascórbico com menor afinidade.

É expresso principalmente em células embrionárias, por isso mantém o transporte contínuo desses açúcares da placenta para todas as células do feto. Além disso, foi detectado em células musculares e testiculares.

GLUT4

Possui alta afinidade pela glicose e é expressa apenas em tecidos sensíveis à insulina. Portanto, está associado ao transporte de glicose estimulado por esse hormônio.

GLUT8

Ele transporta glicose e frutose para o interior das células hepáticas, nervosas, cardíacas, intestinais e adiposas.

GLUT9

Além de transportar glicose e frutose, possui alta afinidade para os uratos, por isso medeia sua absorção nas células renais. No entanto, verificou-se que também se expressa em leucócitos e células do intestino delgado.

GLUT12

No músculo esquelético, esse transportador é translocado para a membrana plasmática em resposta à insulina, portanto atua em mecanismos de resposta a esse hormônio. Sua expressão também foi determinada em células da próstata, placenta, rim, cérebro e glândulas mamárias.

GLUT13

Realiza o transporte acoplado específico de mioinositol e hidrogênio. Com isso, contribui para baixar o pH do líquido cefalorraquidiano para valores próximos a 5,0 pelas células nervosas que compõem o cerebelo, hipotálamo, hipocampo e tronco encefálico.

Referências

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