Transportador de glucosa
transportadores de glucosa son un amplio grupo de proteínas de membrana que facilitan el transporte de glucosa a través de la membrana plasmática, 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 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 son incapaces de producir glucosa libre porque carecen de expresión de glucosa-6-fosfatasa y, por lo tanto, participan únicamente en la captación y el catabolismo de glucosa. Normalmente se produce sólo en los hepatocitos; en condiciones de ayuno, otros tejidos como los intestinos, los músculos, el cerebro y los riñones son capaces de producir glucosa tras la activación de la gluconeogénesis.
Transporte de glucosa en levadura
En Saccharomyces cerevisiae el transporte de glucosa se realiza mediante difusión facilitada. Las proteínas transportadoras son principalmente de la familia Hxt, pero se han identificado muchos otros transportadores.
| Nombre | Propiedades | Notas |
| Snf3 | sensor de baja glucosa; reprimido por glucosa; bajo nivel de expresión; represor de Hxt6 | |
| Rgt2 | sensor de alta glucosa; bajo nivel de expresión | |
| Hxt1 | Km: 100 mM, 129 - 107 mM | transportador de glucosa de baja afinidad; inducido por alto nivel de glucosa |
| Hxt2 | Km = 1,5 - 10 mM | transportador de glucosa de alta/intermediato-afinidad; inducido por bajo nivel de glucosa |
| Hxt3 | Vm = 18,5 Kd = 0,078, Km = 28.6/34,2 - 60 mM | transporte de glucosa de baja afinidad |
| Hxt4 | Vm = 12.0, Kd = 0,049, Km = 6.2 | transportador de glucosa de afinidad intermedia |
| Hxt5 | Km = 10 mM | Afinidad de glucosa moderada. Abundante durante fase estacionaria, esporulación y baja glucosa. Transcripción reprimida por la glucosa. |
| Hxt6 | Vm = 11,4, Kd = 0,029, Km = 0.9/14, 1,5 m | alta afinidad de glucosa |
| Hxt7 | Vm = 11,7, Kd = 0,039, Km = 1,3, 1,9, 1,5 m | alta afinidad de glucosa |
| Hxt8 | bajo nivel de expresión | |
| Hxt9 | involucrados en la resistencia a las drogas pleiotrópicas | |
| Hxt11 | involucrados en la resistencia a las drogas pleiotrópicas | |
| Gal2 | Vm = 17,5 Kd = 0,043, Km = 1,5, 1.6 | afinidad de galactosa alta |
Transporte de glucosa en mamíferos
Los GLUT son proteínas integrales de membrana 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 alternativa, que predice que el transportador expone un único sitio de unión al 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, al parecer, están ubicados en los segmentos transmembrana 9, 10, 11; Además, el motivo DLS ubicado en el séptimo segmento transmembrana podría estar involucrado en la selección y afinidad del sustrato transportado.
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 de sustrato, cinética de transporte y expresión regulada en diferentes condiciones fisiológicas. Hasta la fecha, se han identificado 14 miembros del GLUT/SLC2. 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.
| Nombre | Distribución | Notas |
| GLUT1 | Está ampliamente distribuida en tejidos fetales. En el adulto, se expresa en los niveles más altos de los eritrocitos y también en las células endoteliales de los tejidos de barrera como la barrera de la sangre-cerebro. Sin embargo, es responsable del bajo nivel de absorción de glucosa basal requerido para sostener la respiración en todas las células. | Los niveles de las membranas celulares se incrementan reduciendo los niveles de glucosa y disminuyendo con mayores niveles de glucosa. La expresión GLUT1 está regulada en muchos tumores. |
| GLUT2 | Es un transportador bidireccional, permitiendo que la glucosa fluya en 2 direcciones. Se expresa por células tubulares renales, células hepáticas y células beta pancreáticas. También está presente en la membrana basolateral del epitelio intestino delgado. La bidirectionalidad se requiere en las células hepáticas para absorber la glucosa para la glucolisis y la glicogénesis, y liberación de la glucosa durante la gluconeogenesis. En las células beta pancreáticas, se requiere glucosa de flujo libre para que el entorno intracelular de estas células pueda medir con precisión los niveles de glucosa suero. Los tres monosacáridos (glucosa, galactosa y fructosa) se transportan desde la célula mucosa intestinal a la circulación portal por GLUT2. | Es un isoform de alta frecuencia y baja afinidad. |
| GLUT3 | Se expresa principalmente en neuronas (donde se cree que es el principal transportador de glucosa isoform), y en la placenta. | Es un isoform de alta afinidad, lo que le permite transportar incluso en tiempos de concentraciones bajas de glucosa. |
| GLUT4 | Expresado en tejidos adiposos y músculo estriado (músculo esquelético y músculo cardíaco). | Es el transportador de glucosa regulado por insulina. Responsable del almacenamiento de glucosa regulada por insulina. |
| GLUT14 | Expressed in testes | similaridad a GLUT3 |
Clase II/III
La Clase II comprende:
- GLUT5SLC2A5), un transportador de fructosa en enterocitos
- GLUT7SLC2A7), encontrado en el intestino delgado y grande, transportando la glucosa fuera del reticulum endoplasmático
- GLUT9SLC2A9), recientemente se ha encontrado para transportar ácido úrico
- GLUT11SLC2A11)
La Clase III comprende:
- GLUT6SLC2A6),
- GLUT8SLC2A8),
- GLUT10SLC2A10),
- GLUT12SLC2A12), y
- GLUT13, también H+/myo-inositol transportador HMITSLC2A13), principalmente expresado en el cerebro.
La mayoría de los miembros de las clases II y III han sido identificados recientemente en búsquedas de homología de bases de datos EST y la información de secuencia proporcionada por los diversos proyectos genomas.
La función de estas nuevas isoformas transportadoras de glucosa aún no está claramente definida en la actualidad. Varios de ellos (GLUT6, GLUT8) están formados por motivos que ayudan a retenerlos intracelularmente y por tanto impiden el transporte de glucosa. Aún no se sabe si existen mecanismos para promover la translocación de estos transportadores en la superficie celular, pero se ha establecido claramente que la insulina no promueve la translocación de la superficie celular de GLUT6 y GLUT8.
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. El descubrimiento del cotransporte por parte de Crane fue la primera propuesta de acoplamiento de flujo en biología. Crane en 1961 fue el primero en formular el concepto de cotransporte para explicar el transporte activo. Específicamente, propuso que la acumulación de glucosa en el epitelio intestinal a través de la membrana del borde en cepillo estaba acoplada al transporte descendente de Na+ a través del borde en cepillo. Esta hipótesis fue rápidamente probada, refinada y ampliada [para] abarcar el transporte activo de una amplia gama de moléculas e iones en prácticamente todos los tipos de células.