GLUT4: características, estrutura, funções

GLUT4 é uma proteína transportadora de glicose de 509 aminoácidos que possui alta afinidade por esse açúcar. Pertence à grande superfamília principal de facilitadores (MSF) caracterizada por apresentar 12 hélices alfa transmembranares. Como todos os membros dessa família, o transporte facilitado de glicose medeia em favor de seu gradiente de concentração.

Sua localização é restrita a células sensíveis à estimulação da insulina, como adipócitos e miócitos. Nesse sentido, o GLUT4 é o principal mecanismo de absorção de glicose em condições de hiperglicemia no sangue.

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GLUT4 é o único transportador de glicose regulado por insulina. Por Meiquer [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], do Wikimedia Commons.

Aproximadamente 95% do GLUT4 sintetizado pela célula permanece residente no citosol dentro das vesículas. Essas vesículas se fundem com a membrana plasmática, expondo o receptor em resposta à ativação da exocitose mediada por insulina.

O exercício muscular esquelético também é capaz de promover a realocação desse transportador na membrana celular, dada a alta demanda de energia que essas células possuem nessas condições. No entanto, os sinais que estimulam sua síntese durante a realização de atividade física prolongada ainda são desconhecidos.

Caracteristicas

Assim como o transportador de expressão constitutivo GLUT1, o GLUT4 possui alta afinidade pela glicose, o que se traduz na capacidade de se ligar à glicose mesmo quando a concentração desse açúcar no sangue atinge valores muito baixos.

Ao contrário das isoformas responsáveis ​​pelo transporte de glicose em condições basais (GLUT1 e GLUT3), esse transportador não é expresso na membrana celular embrionária.

Pelo contrário, é expresso apenas em células adultas, principalmente em tecidos periféricos ricos em altas concentrações de gordura marrom, como coração, músculo esquelético e tecido adiposo. No entanto, também foi detectado nas células da hipófise e no hipotálamo.

Nesse sentido, é importante enfatizar que sua distribuição restrita a células sensíveis a variações nas concentrações de insulina está relacionada ao fato de apresentar expressão regulada por esse hormônio. Outra pesquisa mostrou que a contração muscular também é capaz de exercer um efeito regulador na expressão desse transportador.

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Por outro lado, estudos de localização subcelular mostraram que o GLUT2 possui uma localização dupla entre o citosol e a membrana. No compartimento citosólico, onde está localizada a porcentagem mais alta, reside em vários compartimentos: na rede trans-golgi, o endossoma inicial, vesículas revestidas com clatrina ou não e estruturas citoplasmáticas tubulo-vesiculares.

Estrutura

Como todos os membros da família de transportadores de glicose envolvidos no transporte passivo facilitado dessa hexose (GLUTs), o GLUT4 é uma proteína transmembrana multipasse na α-hélice.

12 segmentos transmembranares na configuração de hélice α cruzam as membranas plasmáticas e os compartimentos subcelulares (vesículas) das células onde o GLUT 4 é expresso.

As hélices 3, 5, 7 e 11 são distribuídas espacialmente para dar origem à formação de um canal hidrofílico através do qual o trânsito do monossacarídeo do espaço extracelular para o citosol ocorre em favor de um gradiente de concentração.

As extremidades amino e carboxila da proteína são orientadas para o citoplasma, em uma configuração conformacional que resulta na formação de um grande laço central.

A área delimitada por ambas as extremidades representa uma região funcionalmente importante da proteína, uma vez que está envolvida tanto na captação e ligação de glicose quanto na resposta à sinalização de insulina. Além de seu endereço desde os compartimentos vesiculares citosólicos até a membrana plasmática, onde funcionará como transportador.

Como ocorre o transporte de glicose através do GLUT4?

Como todos os membros da família de transportadores de glicose envolvidos no transporte passivo facilitado dessa hexose (GLUTs), o GLUT4 é uma proteína transmembrana multipasse na α-hélice.

Uma deformação da estrutura induzida pela ligação do açúcar mobiliza o local de ligação da matriz externa da membrana para o citosol onde é liberada. Uma vez que isso aconteceu, o transportador adquire sua conformação inicial novamente, expondo o local à glicose na face externa da membrana.

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Funções

A proteína transportadora de glicose do tipo GLUT4 é responsável pela mobilização da glicose do meio extracelular para o citosol, em resposta ao estímulo gerado pela secreção aumentada de insulina nas células de tecidos sensíveis a esse hormônio, como aqueles eles integram músculo esquelético e tecido adiposo.

Para entender melhor, é importante lembrar que a insulina é um hormônio liberado pelas células β do pâncreas em resposta a altas concentrações de glicose no sangue, lançando mecanismos fisiológicos que promovem sua absorção pelas células e a síntese de glicogênio.

Dada a sensibilidade do GLUT4 a esse hormônio, ele atua como protagonista do mecanismo regulatório primário da absorção de glicose. Desempenhando um papel fundamental na rápida mobilização da glicose no sangue quando as concentrações de monossacarídeos atingem valores muito altos. Este último é essencial para manter a homeostase celular.

Essa rápida absorção de glicose é possível devido à alta afinidade que esse transportador possui por esse açúcar. Em outras palavras, é capaz de detectá-lo mesmo em baixas concentrações, vinculando ou capturando-o rapidamente.

Por outro lado, a capacidade de detectar glicose em baixas concentrações explica a importância da expressão de GLUT4 nas membranas musculares esqueléticas durante o exercício, uma atividade com alta demanda de energia.

Mobilização de vesículas GLUT4 do citosol para a membrana

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Mecanismo de mobilização das vesículas transportadoras de GLUT4 para a membrana. Por CNX OpenStax [CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)], do Wikimedia Commons.

Na ausência de estimulação com insulina, cerca de 95% do GLUT4 é recrutado para o citoplasma dentro das vesículas da rede trans de Golgi.

Quando as concentrações de glicose excedem em muito o valor fisiológico, é desencadeada uma cascata de sinalização que resulta na liberação de insulina pelo pâncreas.

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A insulina liberada agora é capaz de se ligar ao receptor de insulina presente na membrana dos miócitos e adipócitos, enviando os sinais necessários para desencadear a ativação da exocitose. O último resulta na fusão das vesículas transportadoras GLUT4 com a membrana plasmática.

Essa fusão aumenta a concentração do transportador na membrana dessas células transitoriamente. Ou seja, quando os níveis de glicose no sangue caem para a linha de base, o estímulo desaparece e o transportador é reciclado pela ativação da endocitose.

Referências

  1. Bryant NJ, Govers R, James DE. Transporte regulado do transportador de glicose GLUT4. Nat Rev Mol Cell Biol. 2002; 3 (4): 267-277.
  2. Henriksen EJ. Revisão convidada: Efeitos do exercício agudo e do treinamento físico sobre a resistência à insulina. J. Appl Physiol (1985). 2002; 93 (2): 788-96.
  3. Huang S, MP tcheco. O transportador de glicose GLUT4. Cell Metab. 2007; 5 (4): 237-252.
  4. Kraniou Y, Cameron-Smith D, Misso M, Collier G, Hargreaves M. Efeitos do exercício sobre a expressão do gene GLUT4 e glicogenina no músculo esquelético humano. J. Appl Physiol (1985). 2000; 88 (2): 794-6.
  5. Pessin JE, Thurmond DC, Elmendorf JS, Coker KJ, Okada S. Base molecular do tráfico de vesículas GLUT4 estimuladas por insulina. Biol Chem. 1999; 274 (5): 2593-2596.
  6. Schulingkamp RJ, Pagan TC, Hung D, Raffa RB. Receptores de insulina e ação da insulina no cérebro: revisão e implicações clínicas. Revisões em Neurociências e Bio-comportamentais. 2000; 855-872.
  7. Wood IS, Trayhurn P. Transportador de glicose (GLUT e SGLT): famílias expandidas de proteínas de transporte de açúcar. Br J Nutr. 2003; 89 (1): 3-9. Zhao FQ, Keating AF. Propriedades funcionais e genômica de transportadores de glicose. Curr Genomics. 2007; 8 (2): 113-28.

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