Transportador de glucosa

Qué es el transportador de glucosa

GLUT es un acrónimo del inglés glucose transporter; en la nomenclatura oficial de genes, cada proteína GLUT corresponde a un gen de la familia SLC2 (por ejemplo, GLUT1 es el producto del gen SLC2A1). La membrana celular es prácticamente impermeable a la glucosa, una molécula polar de tamaño considerable, de modo que su entrada depende por completo de estas proteínas.

Se trata de transportadores por difusión facilitada: mueven la glucosa a favor de su gradiente de concentración, del lado donde hay más al lado donde hay menos, sin gasto de ATP. Por eso pertenecen al mismo grupo mecánico que otros transportadores pasivos descritos en transporte pasivo, y se diferencian con claridad de los transportadores que sí requieren energía.

Cómo se descubrió

La necesidad de una proteína específica para el transporte de glucosa se planteó a finales de la década de 1940, cuando distintos investigadores observaron que la entrada de glucosa en el eritrocito humano era saturable y competía con otros azúcares parecidos, algo incompatible con la simple difusión. En 1952, William Widdas formuló, a partir de sus estudios sobre la transferencia de glucosa en la placenta de oveja, un modelo cinético de "portador" (carrier) capaz de predecir un fenómeno hasta entonces inexplicado: el contraflujo, es decir, la aceleración de la salida de glucosa cuando se añade glucosa al lado opuesto de la membrana.

Aislar la proteína en sí tardó todavía un cuarto de siglo. Michihiro Kasahara y Peter Hinkle la purificaron a partir de membranas de eritrocito humano en 1977, y ocho años después, en 1985, el equipo de Mike Mueckler determinó su secuencia completa de aminoácidos a partir de células hepáticas HepG2, un trabajo publicado en Science que reveló doce dominios transmembrana y dio origen al nombre GLUT1. El resto de la familia se fue completando en los años siguientes: GLUT3 se clonó en cerebro de rata en 1986, y GLUT4, la isoforma regulada por insulina, se identificó en 1989. La estructura tridimensional completa de GLUT1 no se resolvió por cristalografía hasta 2014.

Clasificación: catorce isoformas, catorce papeles

Catorce miembros componen hoy la familia SLC2, numerados de GLUT1 a GLUT14, aunque no todos tienen el mismo peso funcional. GLUT1 se expresa de forma prácticamente universal y sostiene el transporte basal de glucosa; su presencia es especialmente densa en el eritrocito y en la barrera hematoencefálica. GLUT2, de baja afinidad, predomina en el hígado, en el intestino y en la célula beta pancreática, donde funciona además como sensor de la glucemia. GLUT3 tiene la mayor afinidad de toda la familia y abastece preferentemente a la neurona, cuyo consumo energético no admite interrupciones. GLUT4 es el único regulado de forma aguda por la insulina: en ausencia de estímulo permanece almacenado en vesículas dentro de la célula del músculo y del tejido adiposo, y solo se desplaza a la membrana cuando la insulina se eleva.

GLUT14 merece una mención aparte. Su secuencia es casi idéntica a la de GLUT3, hasta el punto de que durante años se discutió si representaba un gen funcional propio o una duplicación sin función clara; hoy se le atribuye expresión en el testículo y cierto papel en el transporte de deshidroascorbato, la forma oxidada de la vitamina C.

Diferenciación con los cotransportadores de sodio y glucosa

Conviene no confundir la familia GLUT con los cotransportadores sodio-glucosa, conocidos como SGLT y pertenecientes a una familia génica distinta, la SLC5. Mientras que un GLUT es un uniportador pasivo que solo mueve glucosa a favor de su gradiente, un SGLT es un simportador de transporte activo secundario: acopla la entrada de glucosa a la del sodio, que se mueve a favor de su propio gradiente electroquímico, y de esa forma puede introducir glucosa incluso en contra de su gradiente de concentración. Los SGLT se concentran en el epitelio intestinal y en el túbulo renal, donde su función es absorber o reabsorber prácticamente toda la glucosa disponible, y se desarrollan con más detalle en la entrada cotransporte.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene el nombre GLUT?

Es un acrónimo del inglés glucose transporter. Cada proteína GLUT corresponde a un gen de la familia SLC2, y ambos nombres (GLUT y SLC2A) conviven en la literatura científica según el contexto.

¿Necesita energía el transporte de glucosa por GLUT?

No. Los transportadores GLUT operan por difusión facilitada, un mecanismo pasivo que no consume ATP y que solo funciona a favor del gradiente de concentración de la glucosa.

¿Todos los transportadores GLUT tienen la misma afinidad por la glucosa?

En absoluto. GLUT3 tiene la mayor afinidad de la familia, adaptada a las necesidades constantes de la neurona; GLUT2, en el extremo opuesto, tiene una afinidad baja que le permite actuar como sensor de los cambios de glucemia en lugar de saturarse enseguida.

¿En qué se diferencia GLUT4 del resto de la familia?

Es el único que la insulina moviliza de forma directa: en reposo permanece en vesículas dentro de la célula muscular y adiposa, y solo se traslada a la membrana cuando la insulina lo activa, un mecanismo descrito por primera vez en 1989.

Referencias

1. Widdas WF. "Inability of diffusion to account for placental glucose transfer in the sheep and consideration of the kinetics of a possible carrier transfer." J Physiol. 1952;118(1):23-39. pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC1392425
2. Kasahara M, Hinkle PC. "Reconstitution and purification of the D-glucose transporter from human erythrocytes." J Biol Chem. 1977;252(20):7384-7390. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/903365
3. Mueckler M, et al. "Sequence and structure of a human glucose transporter." Science. 1985;229(4717):941-945. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3839598
4. Deng D, et al. "Crystal structure of the human glucose transporter GLUT1." Nature. 2014;510(7503):121-125. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24847886