Transportadores de glucosa

Clase de bioquimica del 18-05-12

1. Transportadores de Glucosa
Bioquímica

2. Transportadores de Glucosa

3. SGLTs
•SGLT-1.
–Intestino delgado y nefrona S3 proximal
–codificado en el crom 22
–Alta afinidad por Glucosa (Km baja)
–Ingresan 1 Na
+
+ 1 Glu + 260 H
2
O
•SGLT-2.
–Nefrona S1 y S2 (NO en intestino) reabsorbe 90% de la
glucosa filtrada.
–codificado en crom 16
•SGLT-3
–No hay referencia en humanos sólo en cerdos
–Codificado en crom 22
–Transporta 1 Na + 2 Glu

5. SGLUTs: Proteínas Multifuncionales

6. Modelo de Transporte SGLT

7. Transporte en ID

9. Glut 1: ( Km para la glucosa bajo) se ha
encontrado en el cerebro, eritrocitos, endotelio,
retina, riñón (reabsorción) y barreras
hematoencefálica y placentaria. Permite el
ingreso basal de la glucosa. Transporta, además
galactosa
Glut 2 : ( Km alto) es el transportador de glucosa
en hígado, riñón, intestino y en células Beta del
páncreas facilitan el ingreso de glucosa como
respuesta a la hiperglucemia. Muy sensible a los
cambios de glicemia
Glut 3 : (Km bajo): mayor expresión en SNC, se
ven en placenta, riñón y corazón en cerebre
trabaja en secuencia con Glut 1.
GLUTs

10. Glut 4: Es la isoforma dependiente de
insulina, presente en el músculo y en las
células adiposas; permanece almacenado en
vesículas; la insulina aumenta el número de
transportadores en la membrana plasmática.
Glut 5: Se encuentra en el intestino delgado,
espermatozoides, riñon, células de la
microglia. Transporta fructosa.

11. Distribución de residuos
polares y apolares en la
superficie de un
segmento helicoidal
Los aa adyacentes en la
secuencia primaria
están conectados con
flechas
Hélice anfipática
Asociación de 5 hélices
anfipáticas, la cara polar está
orientada hacia la cavidad interna.
La glucosa puede interaccionar
con la proteína mediante puentes
de H
Tomado de: Lenhinger, “Fundamentos de Bioquímica””
12 dominios transmembrana
N-glucosilación
GLUT: Estructura Propuesta

12. Ingreso de Glucosa a la Célula
Cambio conformacional
Unión de la Glucosa
Liberación de la Glucosa
al espacio intracelular
Recuperación de la
conformación original

13. Tomado de: Uldry and Thorens, Eur. J. Physiol. 447: 480-489 (2004)

16. Insulina
•La insulina es una hormona con efectos
hipoglucemiante, antilipolítico y
anabólico proteico.
•Se síntesiza a través de una
prohormona, la proinsulina que es
clivada en los gránulos de la célula β
para dar insulina y péptido C.
•El gen de la insulina se encuentra en el
brazo corto del cromosoma 11 y
codifica la síntesis de una proteína
precursora llamada preproinsulina.
•En el retículo endoplásmico se cliva un
péptido señal y se forma la proinsulina.

17. S
S
S
S
A (21 aa)
B (30 aa)
(péptido C, 31 aa)
Molécula de insulina
Proinsulina: 15-20% activiad de In (> Vida media)
Péprtido C: secreción equimolar con Insulina

18. Insulina
•La proinsulina es empaquetada por el sistema de Golgi en
forma de gánulos llamados inmaduros que tienen un alto
contenido en zinc y enzimas proteolíticas.
•El páncreas libera una escasa cantidad de gránulos
inmaduros que continen proinsulina, pero la mayor parte
sufre un proceso de maduración y se convierten en
gránulos máduros.
•En este proceso de conversión participan las
endopeptidasas I yII y carboxipeptidasa que transforman
la proinsulina en insulina y peptido C.

19. Insulina
•La activación de las proteasas se inicia cuando el
interior del gránulo se acidifica a través del
acoplamiento de las reacciones redox, generación de
ATP y de una ATPasa translocadora de protones
hacia el gránulo.
•El proceso de exocitosis produce también la
liberación de 20% de proinsulina de escasa actividad
biológica, y de péptido C, (utilizado como marcador
de secreción endógena de insulina).
•El peptido C carece de actividad biológica y es
secretado en cantidades equimoleculares a las de la
insulina.
•La medición de peptido C permite estimar la
secreción residual de las células b pancreáticas.

20. Producción de insulina pos ingesta:
Patrón bifásico
““pico rápido” pico rápido”
El segundo pico es de menor El segundo pico es de menor
liberación de insulina, de liberación de insulina, de
duración prolongada. Es duración prolongada. Es
insulina de síntesis de novo o insulina de síntesis de novo o
de gránulos más centrales de gránulos más centrales
de la celula de la celula bb..
Pico rápido o fase inicial: Insulina
acumulada en gránulos cercanos a la
membrana plasmatica
El segundo pico se mantiene mientras persiste el
estímulo hiperglucémico
Secreción de insulina
Tiempo

21. Síntesis y Secreción de Insulina
Adrenalina
Noradrenalina
Somatostatina
acetilcolina
secretina
GIP
Incretinas (Ileon y Yeyuno) reguladores posprandiales
calmodulina
PK C

22. Ca
2+
Ca
2+
Estimulación de las células β
Glucosa
G-6-P
Glucoquinasa
GLUT-2
Glucosa
Piruvato
NADH
NAD
+
ADP + P
i
ATP
Canal
sensible
ATP-K
+
-
Canal de
Ca
2+
voltaje
dependiente
Gránulos β
maduros
Sulfonilurea

23. Insulina:secreción
•Secreción normal:40-50 U/d
•Concentración sérica en ayunas:10 uU/ml
•Concentración sérica Posprandial:100
uU/ml
•Pico inicial:8-10 min
•Pico posterior:30-45 min

24. Efectos biológicos de la Insulina
Metabolismo de los lípidos:
-Efecto lipogénico y antilipolítico.
-Aumento de la síntesis de ácidos grasos.
-Aumento de la captación de acidos grasos en tejido adiposo.
-Aumento de la síntesis de triglicéridos.
Metabolismo de las proteínas:
-Efecto anabólico proteico
-Aumento de la captación de aminoacidos.
-Aumento de la síntesis de proteínas.
Crecimiento y reproducción celular:
-Efecto proliferativo
-Aumento de la síntesis de DNA y RNA
-Aumento del crecimiento y replicación celular

25. Efectos metabólicos en el hígado
•Aumenta la glucogenogénesis (glicokinasa y
glucogeno sintasa)
•Disminuye glucogenolisis (fosforilasa)
•Aumenta la glicolisis(FFK, PK, PD)
•Diminuye conversión de AGL a CC
•Disminuye incorporación de aa
•Inhibe gluconeogénesis (Pcarboxilasa,
PEPcarboxilasa, F16DP)
•Aumenta síntesis de TG y VLDL

26. Efectos metabólicos en músculo
•Aumenta síntesis de proteinas
(incorporación de aa y síntesis ribosomal)
•Disminuye liberación de aa
•Transporte de G (GLUT-4)
•Aumenta síntesis de glucógeno (transporte
de G, glucogeno sintasa)
•Disminuye glucogenolisis (fosforilasa)
•Activa glicólisis (FFK y PD)

27. Efectos metabólicos en tej. adiposo
•Transporte de G (GLUT-4)
•Activa glicólisis (FFK y PD)
•Activa lipasa endotelial: hidrólisis de TG
circulante
•Aumenta transporte de AGL
•Aumenta aporte de Glicerofosfato
•Aumenta almacenamiento de TG
•Inhibe lipasa celular

28. Receptor de Insulina
•Es una proteína tetramérica formada por dos
subunidades a y dos subunidades b unidas por
puentes disulfuro. Ambas subunidades están
glicosiladas.
•La subunidad a está situada por completo en el
exterior de la célula y contiene el sitio de unión a la
insulina.
•La subunidad b con tres dominios (extracelular,
transmembrana e intracelular) es una tirosiquinasa
que se activa por cambio conformacional que se
produce cuando la insulina se une a la subunidad a .
•Cuando la insulina se une al receptor se produce la
autofosforilación de éste por hidrólisis de ATP.

30. Receptor de Insulina
•Luego de la internalización del complejo hormona-
receptor algunos receptores son degradados en el
citoplasma, mientras que la mayoría son reciclados hacia
la membrana celular.
•Los niveles circulantes de la hormona son capaces de
modificar o regular sus propios receptores.
•El receptor activado fosforila sustratos, denominados
IRS, y a partir de este paso las señales siguen 2 vías

31. Vías de Estimulación de la Insulina
Activación de
Enzimas
Transcripción de Genes

32. Señalización del R de insulina
POPO
4--4--
IRS-1 IRS-1
+ ATP+ ATP IRS-1IRS-1--POPO
44
Insulina se une a la subunidad
a y activa a la subunidad b
InsulinaInsulina
Autofosforilación de la
subunidad b
GLUT4
GLUT4
Fosforilación de otros
sustratos
Ý actividad TK
Activación de la
fosfoinosítidoquinasa 3
PI3K
Traslocación del transportador de
Glucosa a la membrana

33. POPO
4-4-
IRS-1 IRS-1
+ ATP+ ATP IRS-1IRS-1--POPO
44
InsulinaInsulina
GLUT4
Fosforilación de las
quinasas
mitogénicas
(MAPKKMAPK)
MAPK MAPK
+ +
ATPATP
MAPKMAPK--POPO
44
Regulación
transcripcional
Síntesis Proteica,
proliferación y
diferenciación
Insulina se une a la subunidad
a y activa a la b
Autofosforilación de la
subunidad b
Fosfosforilación de
otros sustratos
Ý actividad TK
Señalización del R de insulina
­ expresión
de GLUT 4

35. Glucagon
•La hipoglucemia es el principal estímulo para la
secreción de glucagon.
•Es una hormona hiperglucemiante y catabólica.
•Su función es movilizar reservas energéticas
(glucógeno, triglicéridos)
•El glucagon actúa a través de receptores ligados a
adenilato ciclasa (Gs) produciendo aumento del
AMPc.

36. •El péptido precursor es el preproglucagon, da origen,
a varios péptidos con distinta actividad biológica.
•Es un péptido monocatenario sintetizado en las
células a del islote de Langerhans.
•El preproglucagon se forma también en las células L
del intestino delgado y algunas neuronas
hipotalámicas.
•Las celulas intestinales no tienen las enzimas para
formar glucagon, y ante la llegada de alimentos
liberan los péptidos glucagonoides 1 y 2 (GLP-1 y
GLP-2) a partir de la molécula precursora.
Síntesis de Glucagon

37. Secreción de glucagon
Aumento
•Arginina
•Alanina
•Catecolaminas
•CCK,
GIP,glucocorticoides
•Estimulo colinérgico
Disminución
• glucosa
•AGL

38. Glucagon
Receptor con 7 dominios
GTP
Adenilciclasa
AMPc
Mecanismo de acción del glucagon

39. Glucagon
Adenilciclasa
AMPc
Proteinkinasa
Lipasa inactiva Lipasa activa
TG
G
l
i
c
e
r
o
l
Glicerol
Acción lipolítica de glucagon

40. Acciones biológicas de glucagon en el
hígado y tejido adiposo
HIGADO
•Aumenta la glucogenolisis (fosforilasa)
•Disminuye la formación de glucógeno(glucógeno
sintasa)
• Disminuye la glicólisis (FFK, PK, PD)
•Aumenta la gluconeogénesis
(Pcarboxilasa,PEPcarboxikinasa, F16DP)
•Aumenta captación de aa
•Aumenta cetogénesis (acetil carnitin transferesa
mitocondrial)
ADIPOCITO
•Aumenta la lipólisis (lipasa celular)