GLUT 2: características, estrutura, funções

GLUT2 é um transportador de glicose de baixa afinidade que é expresso nas membranas das células pancreáticas, hepáticas, renais e intestinais, bem como em astrócitos e tanicites.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.

Apresentar uma baixa afinidade pela glicose permite que ela atue como uma proteína que detecta os níveis de glicose no sangue. Portanto, participa do controle regulatório de muitos eventos fisiológicos que respondem a flutuações na concentração de glicose no sangue.

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O transportador de difusão facilitada do tipo 2 (GLUT2) altera a conformação, mobilizando o local de ligação da glicose do lado externo para o lado interno da membrana (proteína transportadora). Por LadyofHats [Domínio público] (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], do Wikimedia Commons.

Entre os numerosos processos que regula incluem: 1) a liberação de insulina pelas células pancreáticas estimuladas por altas concentrações de glicose; 2) secreção de glucagon pelos hepatócitos para produção de glicose nos casos de hipoglicemia.

Transporte facilitado de glicose para o interior da célula

Aproximadamente 75% da glicose que entra na célula para alimentar as vias metabólicas da produção de energia, o faz através de um mecanismo de transporte passivo facilitado pelas proteínas integrais da membrana chamadas transportadoras.

Esse mecanismo de transporte é amplamente conhecido como difusão facilitada. Não requer que seja realizada uma contribuição energética e é dada em favor de um gradiente de concentração. Ou seja, de uma área de alta concentração para uma de baixa concentração.

Pelo menos 14 isoformas de transportadores de difusão de glicose facilitados, incluindo GLUT2, foram identificadas até o momento. Todos eles pertencem à principal superfamília de facilitadores (MSF) e, por consenso, chamados GLUTs.

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

Recursos do GLUT2

GLUT2 mobiliza glicose através de um mecanismo de transporte unidirecional (uniporte). Essa função também é feita pelo GLUT1, o transportador de glicose mais abundante em praticamente todas as células de mamíferos.

No entanto, diferentemente disso, possui uma afinidade extremamente baixa pela glicose, o que significa que ela só é capaz de transportá-la quando as concentrações desse açúcar geralmente atingem valores muito altos no ambiente extracelular.

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

Estudos de caracterização molecular deste transportador mostraram que ele não apresenta uma especificidade de glicose única. Pelo contrário, é capaz de mediar o transporte passivo de frutose, galactose, manose e glucosamina. Apresentando baixa afinidade pelos três primeiros e alta afinidade pela glucosamina.

Como todas essas moléculas são açúcares de seis átomos de carbono, ela pode ser considerada um transportador de hexoses, e não um transportador de glicose.

Estrutura GLUT2

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

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

Essa estrutura corresponde à de uma proteína transmembrana multipassa em α-hélice. Ou seja, ele atravessa a membrana várias vezes através de segmentos transmembranares que possuem uma configuração de hélice α.

Como em todos os membros da principal super família de facilitadores (MSF), à qual pertence, 12 segmentos helicoidais atravessam a membrana. Seis deles são rearranjados 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 terminal da proteína. Ambos expostos ao 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 usado por ele para transportar açúcares de um lado da membrana para o outro. Essa deformação estrutural permite que o local de ligação seja mobilizado em direção ao lado citoplasmático, onde ocorre rapidamente a liberação da molécula que foi transportada.

Funções GLUT2

Além de mediar o seqüestro de glicose, manose, galactose e glucosamina no interior da célula, inúmeras funções fisiológicas foram atribuídas à expressão desse transportador em vários tipos de células.

Muitas dessas funções foram determinadas usando técnicas de supressão de genes. O último consiste em impedir a expressão do gene cuja função deve ser estudada nas células de um tecido específico ou de um organismo inteiro.

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

Além disso, foi demonstrado que ele desempenha um papel regulador de várias funções fisiológicas, uma vez que sua baixa afinidade pela glicose permite detectar quando as concentrações desse açúcar são altas.

Papel do GLUT2 na manutenção da homeostase celular

Como desempenha um papel crítico na geração de energia por todas as células, especialmente para as células nervosas, sua concentração no sangue deve ser mantida próxima a um valor de 5 mmol / l. Variações nessa concentração estão sempre sendo monitoradas por proteínas reguladoras através de mecanismos de “detecção de glicose”.

Esses mecanismos consistem em estratégias moleculares que permitem uma resposta rápida a variações bruscas na concentração de glicose. Nesse sentido, a expressão de GLUT2 na membrana das 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.

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A secreção de insulina pelas células pancreáticas é desencadeada pela detecção de glicose pelo GLUT2. Por Joshua J Reed [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], do Wikimedia Commons.

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 das reservas de glicogênio.

Referências

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