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Hernández Vázquez Samantha Abigail Grupo 1125

¿Cómo se transporta la glucosa a través de la membrana celular? La glucosa es el principal sustrato energético de la célula y para su ingreso requiere una proteína transportadora en la membrana celular. Hay dos sistemas de transporte de glucosa y de otros monosacáridos:  SGLT: transportadores de sodio y glucosa (sodium-glucose transporters).  GLUT: transportadores de glucosa (glucose transporters). El Adenosintrifosfato (ATP) es un compuesto indispensable para que se lleven a cabo un sinfín de reacciones en la célula y para su producción se necesitan varios sustratos energéticos, entre ellos y el de mayor importancia es la glucosa. Dicho sustrato energético no se difunde a través de la bicapa lipídica de la célula, como es indispensable se transporta por medio de SGLT y GLUT.

Transportadores SGLT. Son proteínas que efectúan un transporte acoplado entre la célula sodio y la glucosa (o galactosa en algunos casos) y se localizan en la membrana luminal de las células epiteliales. Funciona aprovechando el ingreso de sodio a favor del gradiente electroquímico, entre el exterior y el interior de la célula, para trasportar la glucosa en contra de un gradiente químico. Se han identificado tres transportadores SGLT: SGLT 1, SGLT 2 y SGLT 3. Las diferencias entre estos 3 transportadores son: La afinidad por la glucosa y el sodio, el grado de inhibición frente a la florizina, la capacidad para transportar glucosa y galactosa, y por último la ubicación tisular. Aunque todos los SGLT tienen una estructura similar (14 dominios transmembranales en orientación αhélice.

SGLT 1: Proteína de 664 aminoácidos, de alta afinidad por la glucosa, con una constante de Michaelis (km) de 0,3mM. Transporta 2 moléculas de sodio por una de glucosa o galactosa, con km de 32mM para el sodio. Se expresa en el intestino delgado y en el segmento S3 de la nefrona proximal donde se encarga de absorber la glucosa filtrada no absorbida de los segmentos S1 y S2. Sus dominios terminales son amino (N) y carboxilo (C). El transporte de sodio y glucosa se realiza a través de dos vías diferentes: 1.- El sodio ingresa por la región de la proteína cercana al extremo N-terminal y el monosacárido a través de la región C-terminal. 2.- La unión del sodio al SGLT genera un cambio de conformación que permite la unión y el transporte de la glucosa al interior de la célula; así ingresan 2 moléculas de sodio, 1 de glucosa y 260 de agua.

SGLT 2: Proteína de 672 aminoácidos con un 59%de homología con el SGLT 1. Km para la glucosa de 1,6mM. Transporta una molécula de sodio por una de

Hernández Vázquez Samantha Abigail Grupo 1125 glucosa; su Km para el sodio es de 200 a 300mM. Se expresa en el riñón, en segmentos S1 y S2, pero no en el intestino. Encargado de reabsorber el 90% de glucosa filtrada por el riñón.

SGLT 3: Proteína de 674 aminoácidos con un 70% de homología con el SGLT 1. Km para la glucosa de 6mM. Transporta 2 moléculas de sodio por una de glucosa. No hay estudios funcionales del SGLT 3 en humanos, sólo en cerdos.

Transportadores GLUT. Encargados del ingreso de monosacáridos a todas las células del organismo. Se han identificado 13, enumerados desde GLUT 1 hasta GLUT 13. Todos presentan una conformación proteica similar, son glicoproteínas de 45 a 55 kDa con 12 dominios transmembranales en estructura a-hélice. Con extremos N y C terminales, se localizan en el citoplasma. Cada isoforma de los GLUT permite ubicación y características cinéticas propias. Los segmentos 3, 5, 7 y 11 son hidrofílicos en una cara del cilindro a-hélice e hidrofóbicos en la otra, así forman un poro y de esa manera permiten el paso del monosacárido a favor de un gradiente de concentración. Para efectuar este proceso, se deben formar previamente uniones débiles (puentes de hidrógeno) entre los grupos hidroxilo y carbamino del GLUT y los grupos hidroxilo de la glucosa. La glucosa ingresa a la célula en 4 etapas: 1- Se une al transportador de la cara externa de la membrana, 2- El transportador cambia de conformación, la glucosa y su sitio de unión quedan localizados en la cara interna de la membrana, 3- El transportador libera la glucosa al citoplasma y 4- El transportador libre cambia nuevamente de conformación, expone el sitio de unión a la glucosa en la cara externa y retorna a su estado original.

GLUT 1: Proteína de 664 aminoácidos. Km para la glucosa de 1,6mM y también transporta galactosa. Se expresa en cítricos, astrocitos, células endoteliales, células de la retina y las barreras hematoencefálica y placentaria. Durante el desarrollo fetal. Expresión en el músculo esquelético en mayor parte durante la gestación y disminuye luego del nacimiento. En muy poca cantidad en el músculo del adulto. En todos los segmentos de la nefrona en el riñón.

GLUT 2: Proteína de 522 aminoácidos. Su afinidad por la glucosa es baja: Km 17 mM. También transporta galactosa y fructosa. Se expresa en células B pancreáticas y hepatocitos, enterocitos y en células tubulares renales. Por su Km elevado es muy sensible a los cambios de glicemia e incrementa su actividad cuando aumenta la glucosa en sangre. En el enterocito se ubica en la membrana luminal como en la basolateral. En el riñón se localiza en la membrana basolateral del túbulo proximal.

GLUT 3: Proteína de 596 aminoácidos. Km para la glucosa de 2mM. Transporta además galactosa. En humanos se expresa mayormente en el SNC.

Hernández Vázquez Samantha Abigail Grupo 1125 También se presenta en la placenta, hígado, riñón y corazón. En el tejido muscular humano se presenta a las 18 semanas de gestación y desaparece luego del nacimiento. En el tejido cerebral funciona en secuencia con el GLUT 1 para el transporte de glucosa en forma vectorial.

GLUT 4: Proteína de 509 aminoácidos. Km de 5mM para la glucosa. Se expresa en tejido donde el transporte de glucosa es dependiente de insulina: músculo (cardiaco y esquelético) y el tejido adiposo. Aproximadamente el 90% permanece almacenado en vesículas intracelulares en el citoplasma, en estás vesículas reside el transportador. En esas vesículas hay proteínas junto con el GLUT 4, las cuales translocan junto con el receptor la membrana citoplasmática, con la que al final se funde. Las vesículas están sometidas a un ciclo continuo de exocitosis-endocitosis. La exocitosis se activa con la presencia de insulina, la contracción muscular, la estimulación eléctrica y la hipoxia. Con la cual incrementa el número de GLUT 4 en la membrana del miocito o adipocito y la entrada de glucosa a estas células. El receptor de la insulina actúa como una quinasa que fosforila residuos de tirosina del propio receptor y de otras proteínas, en ausencia de insulina la actividad tirosina-quinasa permanece desconectada y se activa cuando la insulina se une a dicho receptor. El receptor activado se fosforila y fosforila varias proteínas en secuencia. Las principales proteínas fosforiladas por el receptor son: IRS (Insuline receptor substrate), de las que se han descrito 4 con diferente distribución tisular. Así el IRS activa otras proteínas, entre las cuales hay una homóloga al colágeno (SHG) y el Gab 1. El ejercicio también incrementa el número de GLUT 4 en la membrana plasmática y en los túbulos transversos, aunque los valores basales de GLUT 4 en la membrana se recuperan tras 2 horas de reposo.

GLUT 5: Proteína de 501 aminoácidos. Transportador de fructosa, pues su afinidad por la glucosa y otros monosacáridos es mínima. Localizada en el yeyuno, espermatozoides, células tubulares renales y células de la microglia.

GLUT 6: Proteína de 507 aminoácidos, se expresa en cerebro, bazo y leucocitos.

GLUT 7: Fue descrito como un transportador del retículo endoplásmico de tejidos gluconeogénicos, pero después se demostró que era un artefacto de laboratorio y por lo tanto no existía.

GLUT 8: Proteína de 477 aminoácidos, posee un 30% de homología con el GLUT 1 y se expresa en testículos y placenta.

GLUT 9: Proteína de 540 aminoácidos, homología del 44% con el GLUT 5 y el 38% con el GLUT 1. Se expresa principalmente en riñón e hígado y en menor concentración en bazo, leucocitos, cerebro y corazón.

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GLUT 10: Proteína con 541 aminoácidos, con 35% de homología con el GLUT 3 y 8. Se expresa principalmente en hígado y páncreas. Se ha relacionado con su susceptibilidad para presentar diabetes mellitus no insulino dependiente.

GLUT 11: Proteína de 496 aminoácidos, con 41% de homología con el GLUT 5. Se expresa en corazón y músculo esquelético.

GLUT 12: Proteína de 617 aminoácidos. Se expresa en músculo esquelético, tejido adiposo e intestino delgado. Considerado como 2do transporte de glucosa dependiente de insulina. Este transportador tiene una localización perinuclear en ausencia de insulina.

GLUT 13: Mismo transportador de mioinositol, con 629 aminoácidos, 36% de homología con el GLUT 8. Se expresa principalmente en el cerebro.