TRANSPORTE PASIVO

I. CANALES

a) Acuaporinas

Son proteínas transmembranales que van a permitir que el agua se desplace con facilidad

a través de la membrana. Su tamaño oscila entre 250 – 300 aminoácidos. Las Acuaporinas se

organizan en seis segmentos de estructuras α-hélice que atraviesan la membrana de lado a

lado, unidos por cinco lazos conectores. Dos de los lazos (uno extracelular y otro intracelular)

se pliegan hacia la membrana y se aproximan para formar el poro. La estructura resultante

encierra una zona central estrecha que se ensancha abriéndose hacia ambos lados de la

membrana. Este particular plegamiento, en forma de reloj de arena, pone en contacto los

tripletes NPA (asparraguina, prolina, alanina) para formar el sitio más estrecho del poro.

Aunque cada acuaporina constituye por sí sola un canal, en la membrana celular estas

proteínas se ensamblan en grupos de cuatro. Los seis segmentos de α-hélice

transmembranales conforman una especie de ramo en el que los segmentos se hallan

levemente inclinados y girados hacia la derecha. La estructura se mantiene estable gracias a

los grandes ángulos de cruce de los segmentos transmembrana y a la interacción en los sitios

de cruce de glicinas altamente conservadas. Los lazos que conforman la zona central, que

también son α-hélice cortas, se proyectan hacia el centro del ramo en ángulo de casi 90° para

crear la barrera de permeabilidad del canal. Ambos lazos interaccionan a través del triplete

NPA y se mantienen en contacto mediante fuerzas de Van der Walls entre sus prolinas. Dos

asparraginas convergen para delimitar el sitio más estrecho del canal, de unos 3 Å de diámetro

(el diámetro de la molécula de agua es de 2,8 Å). Otros aminoácidos conforman el centro del

poro acuoso: una isoleucina de la α-hélice 1, una leucina de la α-hélice número 4 y una valina

de la α-hélice número 5. Cerca de este sitio, por el lado extracelular del poro, se encuentra la

cisteína responsable de la sensibilidad de AQP1 a compuestos mercuriales. El resto de las

paredes que forman la superficie del canal acuoso corresponden a aminoácidos de los

segmentos transmembrana 1, 2,4 y 5. Los segmentos 3 y 6 constituyen las más periféricas del

canal; quedan encerrados hacia los lípidos de la membrana.

Por la acuaporina solo pasa agua neutra (H2O), pero no agua protonada H3O+. Si no fuera

así, el pH de la célula cambiaría sin control. Para evitar romper los gradientes iónicos a través

de las membranas, las acuaporinas tienen que dejar pasar rápido las moléculas de agua pero

bloqueando por completo el paso de iones.

La estructura cristalina de una acuaporina revela de qué forma consiguen esta

selectividad. El poro es demasiado estrecho para que pueda entrar cualquier ion hidratado y el

coste energético para deshidratar un ion sería enorme, ya que la pared hidrofóbica del poro

no puede interactuar con un ion deshidratado para compensar la pérdida de agua. Este diseño

explica por qué las acuaporinas no conducen iones K+, Na+, Ca2+, ni Cl-. Las AQPs también son

impermeables al H+, recordemos que en la célula la mayoría de protones están en forma H 30+,

que difunde a través del agua de una forma muy rápida utilizando un mecanismo de liberación

molecular que requiere la formación y la rotura de enlaces de hidrógeno entre moléculas

adyacentes de agua. Las acuaporinas contienen dos asparraguinas (Asn 192 y Asn 72) que se

unen a los átomos de oxígeno central de la molécula de agua en la línea de moléculas de agua

que atraviesan el poro. Dado que las dos valencias de este oxígeno son inasequibles para

formar enlaces de hidrógeno, la molécula central de agua no puede participar en ninguna

liberación de H+ por lo que el poro es impermeable a los protones.

Algunas AQP aparte de agua, también conducen glicerol, úrea, CO2 y algunos azúcares, que

interactúan con oxígenos carbonilo situados de forma similar recubriendo el poro. Estos

contactos transitorios que hacen los solutos con las paredes del poro aseguran que el

transporte sea altamente específico sin impedir de forma significativa la velocidad a la que los

solutos atraviesan el poro. Cada canal individual de acuaporina deja pasar unas 109 moléculas

de agua por segundo.

Por otro lado, las acuaporinas pueden ser reguladas por diversos factores intracelulares,

entre los cuales son fundamentales el pH y la fosforilación (mediada por la proteín quinasa A).

Por ejemplo, en relación a los enterocitos, cuando éstos son atacados por la toxina

colérica la concentración de AMPc aumenta. Los niveles elevados de AMPc intracelular

estimulan la actividad de la proteín quinasa A, la cual se encarga de fosforilar ciertas proteínas

específicas (como las acuaporinas), trayendo como consecuencia que la permeabilidad de la

AQP3 sea suprimida. Mientras que la AQP1 es indiferente a esta toxina.

Acuaporina 1 (AQP-1)

Son las más abundantes en membranas animales y son muy permeables al agua. En el caso del

enterocito, éstas se encuentran en su membrana apical.

Acuaporina 3 (AQP-3)

El gen que codifica esta proteína se encuentra en el brazo p del cromosoma número 9, en

la región 1, banda 3. Está ubicada en las membranas basolaterales de los enterocitos. Cumple

la función de canal de agua, facilita el transporte de pequeños solutos no iónicos, tales como

la urea y el glicerol, pero en un grado menor. También, permite la eliminación de los

productos de desecho que surgen como resultado de la actividad metabólica. Estos productos

incluyen el agua, el dióxido de carbono (CO2) y compuestos nitrogenados.

Acuaporina 8 (AQP-8) y Acuaporina 10 (AQP-10)

Ambos tipos de Acuaporinas se encuentra en la membrana apical del enterocito y permite

la absorción o eliminación de agua, también exhiben permeabilidad a la úrea.

II. TRANSPORTADORES

a) SGLT -1 (Transportadores de Glucosa Asociados a Sodio)

Este transportador constituye el transporte activo secundario de Na+/glucosa y se

encuentra en la membrana apical del enterocito. El gen del SGLT-1 se denomina SLC5-A1

que tiene una extensión de 80 Kb y 15 exones se ubica en el cromosoma 22 en la región

q13.1. Su trascripto es una proteína de 664 aminoácidos y 73KDa.

El polipéptido atraviesa la membrana 14 veces y cada segmento inmerso en la

membrana consiste de 21 aminoácidos organizados en una conformación α-hélice. Sus

extremos amino-terminal y carboxi-terminal se encuentran en el exterior de la célula. Los

14 segmentos que atraviesan la membrana se encuentran organizados para poder proveer

un camino hidrofílico a través de la membrana. La porción N- terminal de la proteína,

incluyendo desde la hélice 1 hasta la hélice 9, son requeridas para el acoplamiento de Na+.

Mientras que las otras 5 hélices ( de la 10 a la 14, en el extremo C-terminal) forman el

camino para el transporte de glucosa.

En el ser humano este transportador se expresa primariamente a nivel del íleon, el

sitio fundamental de absorción de monosacáridos como la glucosa, galactosa, y fructosa.

Este transportador es específico para la absorción de glucosa y galactosa en las células

epiteliales del ribete en cepillo.

La Glucosa y Galactosa son transportados a través de la membrana de borde en

cepillo por los SGLT-1 y luego salen a través de la membrana basolateral tanto por GLUT-2

como por exocitosis. La bomba de Na+/K+ mantiene baja la concentración de Na+

intracelular, formándose así un gradiente electroquímico favorable del ion sodio. El

gradiente interno de Na+ conduce el transporte de Glucosa en contra de un gradiente de

concentración.

El transportador SGLT-1 actúa de la siguiente manera:

1. Unión de dos iones Na+ al transportador

2. Se da un cambio conformacional de SGLT-1 que permite la unión de una molécula de

glucosa.

3. Ocurre una reorganización estructural que lleva el Na+ y la glucosa hacia la cara citosólica

del transportador; para finalmente liberar primero la molécula de glucosa.

4. Luego, los dos iones Na+ son liberados al citosol.

5. Posteriormente, la glucosa es transportada hacia el líquido intersticial por Glut 2, y el Na+

por la proteína Na+/K+ ATPasa.

Cabe resaltar que la toxina colérica no afecta el transporte de nutrientes acoplados a Na+ por lo

que el tratamiento más efectivo para estos pacientes es la administración de disoluciones de

rehidratación orales con glucosa y Na+, revirtiendo así la deshidratación y la acidosis metabólica

que son las consecuencias patológicas más abundantes de la diarrea secretora.

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