GLUT1: características, estrutura, funções

GLUT1 é uma proteína transmembranar responsável por facilitar o transporte passivo de glicose através da membrana plasmática, do espaço extracelular para a célula.

Além da glicose, foi demonstrado que ele também pode mobilizar outros açúcares de seis átomos de carbono, como galactose, glucosamina e manose. Por sua vez, permite a absorção e o transporte de vitamina C para as células que não conseguem produzi-lo.

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Estrutura de cristal do transportador de glicose GLUT1. Por A2-33 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], do Wikimedia Commons.

Como todas as moléculas transportadas pelo GLUT1 estão envolvidas nas vias de geração de energia pela célula, a expressão desse transportador desempenha um papel metabólico muito importante.

De fato, mutações que alteram ou anulam a expressão de um GLUT1 funcional resultam na ocorrência de inúmeras doenças associadas ao lento desenvolvimento neurológico e ao limitado crescimento cerebral.

Transporte de glicose em células e transportadores GLUT1

A glicose é a fonte de carbono e energia preferida pela maioria das células que compõem a árvore da vida. Como não é pequeno e hidrofóbico o suficiente para atravessar as membranas celulares, seu transporte para o interior da célula requer a ajuda de proteínas transportadoras.

Foram propostos dois mecanismos de transporte mediados por transportadores específicos para esse açúcar. Um deles responde a um sistema de transporte passivo (difusão facilitada) e o segundo a um sistema de transporte ativo.

O primeiro não requer energia para ser realizado e é fornecido através de um gradiente de concentração, ou seja, de um local de alta concentração de glicose para um local em que a concentração é menor.

O transporte ativo da glicose é realizado por transportadores que obtêm a energia do co-transporte do íon sódio.

Em contraste, a difusão facilitada (passiva) da glicose é realizada por uma família de transportadores do tipo gate denominada GLUT ( Glucose Transporters) , uma família à qual o GLUT1 pertence. Estes ligam a glicose para fora da célula e a transportam para o citosol. Pelo menos cinco deles foram identificados e sua distribuição parece ser diferente em diferentes tecidos de mamíferos.

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Recursos do GLUT1

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Mecanismo de transporte usado pelo transportador de glicose GLUT1. Por Emma Dittmar – Trabalho próprio, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

GLUT1 é um transportador de glicose uniporte, isto é, capaz de transportar glicose em uma única direção, do exterior da célula para o citosol.

Pertence à superfamília de transportadores de difusão facilitada (MSF), amplamente distribuída em muitos organismos diferentes. Também participa do transporte transmembranar de um grande número de pequenas moléculas orgânicas.

Sua sequência peptídica de 492 aminoácidos é altamente conservada nos diferentes organismos onde foi identificada, o que não é difícil de acreditar, já que o uso de glicose para energia é o centro da árvore metabólica da vida.

Estrutura GLUT 1

GLUT1 é uma proteína de membrana multipasse integral composta por 492 resíduos de aminoácidos. Este tipo de proteínas integrais da membrana é caracterizado pelo cruzamento da bicamada lipídica várias vezes.

A estrutura química tridimensional das proteínas é geralmente determinada por cristalografia de raios X. Esta última é uma técnica amplamente utilizada por bioquímicos para reconstruir um modelo estrutural usando cristais puros da proteína a ser estudada.

Em proteínas altamente conservadas, como GLUT1, a determinação da estrutura proteica de um único organismo pode ser suficiente. É por esse motivo que os pesquisadores determinaram até agora a estrutura cristalina GLUT1 do mutante E3229.

Como em todos os outros membros da superfamília do facilitador principal (MSF), a estrutura GLUT1 é representada por 12 hélices transmembranares.

Além disso, no GLUT1 E3229, os terminais amino e carboxil do peptídeo são pseudo-simétricos e estão orientados para o citosol. A disposição dessas extremidades gera uma bolsa ou cavidade que é aberta dentro da célula e constitui o local de ligação da glicose.

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Uma mudança na estrutura do GLUT1 determina o transporte de glicose para a célula

Como a glicose geralmente é transportada de fora para a célula, a descoberta de que o local de ligação desse açúcar está orientado para o citosol causa alguma confusão.

No entanto, essa confusão encontra uma solução nos resultados produzidos por investigações bioquímicas que sugerem que ocorre uma alteração no formato da proteína, permitindo que o local de ligação à glicose seja exposto primeiro em um lado da membrana e depois no outro.

Isso não significa que a proteína gire através da membrana, mas que a união do açúcar introduz a mudança para que, como porta, exponha a glicose no interior.

Funções GLUT 1

Como o GLUT1 é um transportador de expressão constitutivo, ou seja, é sempre expresso na maioria das células de mamíferos, as funções que realiza são vitais para essas células. De fato, é expresso em quase todos os tecidos do feto precisamente porque durante as fases de desenvolvimento é necessário um suprimento de energia alto para garantir o crescimento.

No entanto, sua expressão é diminuída após o nascimento em alguns tecidos, como o fígado, onde a expressão de outras isoformas, como GLUT4, agora é aumentada.

Para os eritrócitos, é de fundamental importância, uma vez que estes dependem exclusivamente da glicose para obter energia, pois não possuem mitocôndrias. No entanto, ainda é responsável pela absorção de glicose para prender a respiração em outros tipos de células.

Como o GLUT1 atinge uma alta concentração nas células do endotélio vascular de muitos órgãos e tecidos, uma de suas funções é transportar glicose do sangue.

O transporte de outras hexoses como manose, galactose e glucosamina pelo GLUT1, não põe em causa sua relação direta com o metabolismo energético, uma vez que a partir de todas essas hexoses pode ser gerado ATP.

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Além disso, a captação e transporte de vitamina C para as células incapazes de sintetizá-la também tem sido uma das funções relatadas para esse receptor onipresente.

Referências

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