GLUT 2: características, estrutura, funções - Ciência - 2023

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GLUT2 É um transportador de glicose de baixa afinidade que se expressa nas membranas das células pancreáticas, hepáticas, renais e intestinais, bem como em astrócitos e tanicitos. Além de mediar o transporte de glicose, também está envolvido no transporte de frutose, galactose e glucosamina; portanto, mais do que um transportador de glicose, é um transportador de hexose.

O fato de ter uma baixa afinidade pela glicose permite que atue como uma proteína sensora dos níveis de glicose no sangue. Portanto, participa do controle regulatório de muitos eventos fisiológicos que respondem às flutuações na concentração de glicose no sangue.

Dentre os diversos processos que regula, destacam-se: 1) a liberação de insulina pelas células pancreáticas estimulada por altas concentrações de glicose; 2) a secreção de glucagon pelos hepatócitos para a produção de glicose na hipoglicemia.

Transporte facilitado de glicose para a célula

Aproximadamente 75% da glicose que entra na célula para alimentar as vias metabólicas para a produção de energia o faz por meio de um mecanismo de transporte passivo facilitado por proteínas integrais de membrana chamadas transportadores.

Este mecanismo de transporte é amplamente conhecido como difusão facilitada. Não requer uma contribuição de energia para ser realizada e é dada a favor de um gradiente de concentração. Ou seja, de uma área de alta concentração para outra de baixa concentração.

Pelo menos 14 isoformas de transportadores de difusão facilitada por glicose, incluindo GLUT2, foram identificados até o momento. Todos eles pertencem à superfamília principal de facilitadores (MSF) e, por consenso, são chamados de GLUTs (sigla em inglês para "Glucose Transporters").

Os diferentes GLUTs que foram caracterizados até o momento são codificados por genes SLC2A e exibem diferenças marcantes na sequência de aminoácidos, preferência pelos substratos que carregam e distribuição celular e nos tecidos.

Recursos do GLUT2

O GLUT2 mobiliza a glicose por meio de um mecanismo de transporte em uma direção (uniport). Essa função também é desempenhada pelo GLUT1, o transportador de glicose mais abundante em praticamente todas as células de mamíferos.

Porém, ao contrário disso, possui baixíssima afinidade pela glicose, o que significa que só é capaz de transportá-la quando as concentrações desse açúcar tendem a atingir valores muito elevados no meio extracelular.

Apesar de possuir baixa afinidade pela glicose, possui alta capacidade de transporte, o que implica que pode transportar grandes quantidades desta hexose em alta velocidade. Essas duas características parecem estar relacionadas ao papel desse transportador em responder a mudanças sutis na concentração de glicose.

Estudos de caracterização molecular desse transportador mostraram que ele não possui especificidade única para glicose. Ao contrário, é capaz de mediar o transporte passivo de frutose, galactose, manose e glucosamina. Apresentando baixa afinidade para os três primeiros e alta afinidade para glucosamina.

Como todas essas moléculas são açúcares com seis átomos de carbono, elas podem ser consideradas como um transportador de hexose em vez de um transportador de glicose.

Estrutura GLUT2

O GLUT2 tem uma sequência peptídica 55% idêntica à do transportador de alta afinidade para a glicose GLUT1.

No entanto, apesar desse baixo percentual de similaridade entre as sequências de ambos os transportadores, estudos realizados por cristalografia de raios X mostraram que eles apresentam estrutura semelhante.

Esta estrutura corresponde à de uma proteína transmembranar multipass na α-hélice. Ou seja, ele atravessa a membrana várias vezes por meio de segmentos transmembrana que têm uma configuração de hélice α.

Como em todos os membros da superfamília principal de facilitadores (MSF), à qual pertence, 12 segmentos helicoidais atravessam a membrana. Seis deles se reorganizam espacialmente para formar um poro hidrofílico através do qual os açúcares são mobilizados.

Deve-se notar que o local de ligação da hexose é definido pela orientação e pseudopsimetria das extremidades carboxila e amino-terminais da proteína. Ambos expostos do mesmo lado da membrana geram uma cavidade na qual o arranjo dos seis átomos de açúcar é reconhecido, facilitando sua união.

Uma mudança na estrutura do transportador está relacionada ao mecanismo por ele utilizado para transportar os açúcares de um lado a outro da membrana. Essa deformação estrutural possibilita a mobilização do sítio de ligação para o lado citoplasmático, onde ocorre rapidamente a liberação da molécula transportada.

Recursos do GLUT2

Além de mediar o sequestro de glicose, manose, galactose e glucosamina dentro da célula, numerosas funções fisiológicas foram atribuídas à expressão desse transportador em vários tipos de células.

Muitas dessas funções foram determinadas usando técnicas de supressão de genes. Estas últimas consistem em impedir a expressão do gene cuja função se pretende estudar nas células de um determinado tecido ou de um organismo completo.

Nesse sentido, o bloqueio da expressão de GLUT2 em camundongos revelou que essa proteína constitui o principal meio de transporte de glicose nas células renais e hepáticas. Além disso, o transporte de galactose e frutose não está relacionado à geração de glicose a partir desses açúcares via gliconeogênese.

Além disso, foi demonstrado que exerce papel regulador em várias funções fisiológicas, pois sua baixa afinidade pela glicose permite detectar quando as concentrações desse açúcar estão altas.

Papel do GLUT2 na manutenção da homeostase celular

Uma vez que desempenha um papel crítico na geração de energia por todas as células, especialmente as células nervosas, sua concentração no sangue deve ser mantida próxima a um valor de 5mmol / l. Variações nesta concentração estão sempre sendo monitoradas por proteínas regulatórias por meio de mecanismos de "detecção de glicose".

Esses mecanismos consistem em estratégias moleculares que permitem uma resposta rápida a variações repentinas na concentração de glicose. Nesse sentido, a expressão de GLUT2 na membrana de células cujas funções são ativadas pela hiperglicemia confere a ela um papel regulador.

De fato, foi demonstrado que a secreção de insulina pelas células pancreáticas é desencadeada pela detecção de glicose pelo GLUT2.

Além disso, medeia o controle nervoso autônomo da alimentação, termorregulação e o funcionamento das células pancreáticas estimuladas pela detecção de glicose.

Quando os níveis de GLUT2 diminuem nas células nervosas, eles geram um sinal positivo para desencadear a secreção de glucagon. Lembrando que o glucagon é um hormônio que promove a produção de glicose pelo fígado a partir dos estoques de glicogênio.

Referências

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