Firmas estructurales y membrana hélice 4 en GLUT1

GLUT1, codificado por el gen SLC2A1, transporta la glucosa dentro y fuera de muchos tejidos y tumores normales, incluidos los eritrocitos (eritrocitos) y las células endoteliales cerebrales que forman la barrera hematoencefálica.
GLUT1 es aproximadamente un 80% de α-helicoidal como también se establece mediante el dicroismo circular y la espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier y el patrón de reactividad de las cisteínas sustituidas en varios dominios transmembrana es consistente con el plegamiento helicoidal. Por lo tanto, la evidencia experimental converge en la predicción de que la estructura del núcleo transmembrana de GLUT1 se parece mucho a la de las proteínas a la que pertenecen a la superfamilia de facilitadores principales (LacY, GltP y OxlT).
La mutación homocigótica de SLC2A1 que causa la ausencia de GLUT1 es incompatible con la supervivencia embrionaria debido al papel central del transporte de glucosa mediado por GLUT1 durante el desarrollo. En contraste, las mutaciones heterocigotas causan encefalopatía.

En la figura 1 se muestra una representación de la estructura del receptor GLUT1 se representa en el contexto de la membrana plasmática (*Rectangular gris)* y comprende los dominios citoplasmaticos amino y carboxilo. El lado extracelular de la menbrana esta situado en la *parte superior* del esquema. la longitud relativa de los TMs sigue la estructura cristalina de lacY, y la longitud de los extremos amino y carboxilo extramenbranosos y los bucles interhelical también se dibujan aproximadamente a escala. *los círculos numerados* que indican el numero de residuo identifican la ubicación de las mutaciones sin sentido.

TM4 *en el contexto del modelo GLUT1:* el modelo GLUT1 ilustra la topografía de las hélices entre si y con la membrana plasmatica. Según lo establecido por las estructuras cristalinas de lacY y GLpT, el núcleo de transporte (catalitico) de GLUT1 esta formado por un conjunto de las 12 hélices transmembrana. Es solo dentro de este núcleo transmembrana que existe alguna homologia entre las proteínas MFS. en el modelo GLUT1, la longitud helicoidal, la curvatura, las torceduras y el angulo de inclinación varian considerablemente entre los 12 TM, lo quw disminuye el numero de posibles contactos de hélice a hélice y evita el empaquetamiento denso.. Aunque el empaquetamiento suelto puede hacer que la molécula sea mas propensa a grandes cambios conformacionales, como los propuestos para LacY, nuestro modelo ofrece demasiados grados de libertad conformacional para ser util para predicciones dinámicas, incluso para los ciclos relativamente cortos entre TM1 a TM6 y entre TM7 a través de TM12.

En la gráfica 1 el conjunto de símbolos, representa la captación media en siete muestras normales. los símbolos rellenos reflejan la captación por los glóbulos rojos mutantes asociados con la perdida completa de la función de una lelo.

Los mutantes de TM4 en los residuos 124, 126 y 130 transportaron glucosa con un intermedio de V max entre RCB normal y la mitad de lo normal (la capacidad esperada de mutaciones funcionalmente hemicigotas), lo que sugiere que expresan transportadores funcionales. Estas variantes de secuencia constituyen el conjunto mas informativo entre todod los mutantes GLUT1 porque probablemente se pliegan y se seleccionan correctamente, exponiendo residuos potencialmente críticos para el transporte.

Pacientes afectados por deficiencia de GLUT1 clásica, grave manifiestan grados variables de epilepsia, retraso mental y otras anomalías neurológicas
Mediante el genotipado de 100 pacientes con síndrome de deficiencia de GLUT1. Un tercio de ellos (33 de 100) portaba mutaciones sin sentido que se distribuyeron entre cualquiera de los 10 SLC2A1 exones con la peculiaridad de que, de estos, casi un tercio de los pacientes (13 de 33) tenían mutaciones en el exón IV. El resto de los pacientes (67 de 100) exhibieron una amplia variedad de variaciones de secuencia no asociadas con el reemplazo de un solo aminoácido y, por lo tanto, fueron menos informativos desde el punto de vista estructural. El exón IV es particularmente notable porque codifica el cuarto segmento transmembrana (TM4) de GLUT1, un importante dominio de las proteínas de la superfamilia de facilitadores principales (MFS) dada su proximidad a la vía de transporte que, en el caso de LacY, interactúa con el sustrato. Los datos apoyan la noción de que GLUT1 TM4 existe como una hélice α porque exhibe un patrón de mutación periódico que es consistente con este plegamiento, e inferimos que el lado de la hélice donde se encuentran las mutaciones proporciona una superficie que es esencial para la catálisis.
También se encontró que Arg-126 está expuesto en el aspecto extracelular del transportador y que una carga en esta posición facilita el transporte de glucosa.

64. Pascual JM, Wang D, Yang R, Shi L, Yang H, De Vivo DC. Structural signatures and membrane helix 4 in GLUT1: inferences from human blood-brain glucose transport mutants. J Biol Chem 2008;283:16732–42.