Características GLUT4, estrutura, funções

GLUT4 É uma proteína de transporte de glicose de 509 aminoácidos que apresenta alta afinidade por este açúcar. Pertence à principal superfamília principal de facilitadores (MSF) caracterizada por apresentar 12 hélices transmembranares de alfa. Como todos os membros desta família, a mídia do transporte de glicose facilitada em favor de seu gradiente de concentração.

Sua localização é restrita a células sensíveis às células por insulina, como adipócitos e miócitos. Nesse sentido, o GLUT4 estrelas no mecanismo primário de absorção de glicose sob condições de hiperglicemia no sangue.

GLUT4 é o único transportador de glicose regulamentado pela insulina. Por meiquer [CC BY-SA 3.0 (http: // criativecommons.Org/licenças/BY-SA/3.0/)], da Wikimedia Commons.

Aproximadamente 95% GLUT4 sintetizado pela célula permanece residente em 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 do músculo esquelético também é capaz de promover a realocação desse transportador na membrana celular, dada a alta demanda de energia que essas células têm nessas condições. No entanto, sinais que estimulam sua síntese ainda são desconhecidos durante a atividade física prolongada.

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Caracteristicas

Como o transportador de expressão constitutiva do GLUT1, o GLUT4 apresenta alta afinidade por glicose, o que se traduz em uma capacidade de se juntar à glicose, mesmo quando a concentração desse açúcar no sangue atinge valores muito baixos.

Em contraste com as 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 de tecido adulto, principalmente nos tecidos periféricos ricos em altas concentrações de gordura marrom, como coração, músculo esquelético e tecido adiposo. No entanto, também foi detectado nas células da glândula pituitária e do hipotálamo.

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Nesse sentido, é importante enfatizar que sua distribuição restrita a células sensíveis a variações nas concentrações de insulina está relacionada ao fato de apresentar a expressão regulada por esse hormônio. Outras investigações mostraram que a contração muscular também é capaz de exercer um efeito regulatório na expressão deste transportador.

Por outro lado, estudos de localização subcelular mostraram que o GLUT2 tem uma localização dupla entre o citosol e a membrana. No compartimento citosólico em que a porcentagem mais alta está localizada, reside em vários compartimentos: na rede trans-golgi, endossomo precoce, vesículas cobertas ou não pela clatrina e estruturas citoplasmáticas de tubulação.

Estrutura

Como todos os membros dos transportadores de glicose envolvidos no transporte passivo facilitados desta hexose (GLUTs), o GLUT4 é uma proteína transversal transversal em α-hélice.

12 segmentos transmembranais na configuração de α-hélice cruzam o plasma e os compartimentos subcelulares (vesículas) das células onde o GLUT 4 é expresso.

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

As extremidades do amino e do carboxil terminal da proteína são orientadas para o citoplasma, em uma configuração conformacional que resulta na formação de uma grande alça central.

A área delimitada por ambas as extremidades representa uma região funcionalmente importante da proteína, uma vez que está envolvida na coleção e na união da glicose e na resposta à sinalização da insulina. Além de sua direção dos compartimentos vesiculares citosólicos para a membrana plasmática, onde exercerá sua função como transportador.

Como acontece o transporte de glicose pelo GLUT4?

Como todos os membros da família de transportadores de glicose envolvidos no transporte passivo facilitado desta hexose (GLUTS), o GLUT4 é uma proteína transmembranar multipassa na α-hélice.

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Uma deformação da estrutura induzida pela junção do açúcar mobiliza o local da união dos dados externos da membrana ao citosol, onde é liberado. Uma vez que isso aconteceu, o transportador adquire sua conformação inicial novamente, expondo o local a glicose na face externa da membrana.

Funções

A proteína transportadora de glicose do tipo GLUT4 é responsável pela realização de mobilização de glicose do meio extracelular ao citosol, em resposta ao estímulo gerado pela secreção de insulina aprimorada em células de tecido sensíveis a esse hormônio, como aquelas que são integradas no músculo esquelético e tecido adiposo.

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

Dar. Desempenhando um papel fundamental na rápida mobilização da glicose no sangue quando as concentrações de monossacarídeo atingem valores muito altos. O último é indispensável para manter a homeostase celular.

Essa rápida absorção de glicose se torna possível para a alta afinidade que esse transportador tem para este açúcar. Ou seja, é capaz de detectá -lo mesmo em baixas concentrações, juntando -se ou captura 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 que tem uma alta demanda de energia.

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Mobilização de vesículas GLUT4 do citosol à membrana

Mecanismo de mobilização das vesículas do portador GLUT4 para a membrana. Por CNX OpenXax [CC por 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/4.0)], da Wikimedia Commons.

Na ausência de estimulação com insulina, cerca de 95% GLUT4 é recrutado no citoplasma dentro das vesículas da rede Trans Golgi.

Quando as concentrações de glicose excedem o valor fisiológico, é desencadeada uma cachoeira sinalizadora que resulta em liberação de insulina pelo pâncreas.

A insulina liberada agora pode se juntar ao receptor de insulina presente nos miócitos e na membrana dos adipócitos, enviando os sinais necessários para desencadear a ativação da exocitose. O último, resulta na fusão de vesículas de portador GLUT4 com a membrana plasmática.

Essa fusão aumenta a concentração do transportador na membrana dessas células temporariamente. Ou seja, uma vez que os níveis de glicose no sangue descem até que o valor basal seja atingido, o estímulo desaparece e o transportador é reciclado pela ativação da endocitose.

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