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El secreto de los transportadores ABC: ¿Cómo se convierten en el motor de energía de la célula?
Los transportadores ABC (transportadores de casete de unión a ATP) son una superfamilia indispensable de sistemas de transporte en las células y pueden ser una de las familias de genes más grandes y antiguas que existen. Estas proteínas de transporte están presentes en todas las algas vivas, desde procariotas hasta humanos, lo que demuestra su importancia en la historia evolutiva de los organismos. Las proteínas transportadoras ABC se dividen principalmente en transportadores de entrada y transportadores de salida, algunos de los cuales están asociados con la resistencia a los medicamentos y diversas enfermedades genéticas.
Las proteínas transportadoras ABC no sólo pueden importar sustancias, sino también eliminar toxinas y fármacos de las células.
Mecanismo de las proteínas de transporte ABC
Los transportadores ABC transportan una variedad de sustratos a través de la membrana celular uniendo e hidrolizando ATP para proporcionar la energía necesaria. Los transportadores de importaciones a menudo viven en bacterias y funcionan como mediadores de nutrientes, como iones, aminoácidos, péptidos y azúcares, en las células. Los transportadores de exportación existen tanto en procariotas como en eucariotas y desempeñan un papel en la eliminación de toxinas y fármacos de las células.
Proteínas de transporte ABC en bacterias
Los transportadores ABC bacterianos desempeñan funciones críticas en la supervivencia, patogenicidad y virulencia celular. Por ejemplo, el sistema de importación de hierro ABC es clave para los patógenos, que utilizan moléculas como los sideróforos para capturar el hierro recubierto por proteínas de unión al hierro de alta afinidad o glóbulos rojos. Este tipo de proteína transportadora no solo participa en el transporte de sustancias, sino que también participa en la regulación de muchos procesos fisiológicos, incluida la síntesis de polisacáridos extracelulares y la excreción de citotoxinas.
Papel en los eucariotas
Aunque la mayoría de las proteínas de transporte ABC eucariotas son de tipo eflujo, algunas proteínas de transporte como CFTR (regulador transmembrana de la fibrosis quística) no participan directamente en el transporte de sustancias, pero son importantes en la regulación de las funciones de otras proteínas. Estas proteínas de transporte desempeñan funciones clave en muchas enfermedades, particularmente aquellas asociadas con polimorfismos del gen ABC, incluida la fibrosis quística y una variedad de otros trastornos genéticos.
Las mutaciones en los transportadores ABC están asociadas con una variedad de enfermedades genéticas humanas, como la fibrosis quística y los tumores resistentes a los medicamentos.
Estructura y función
Todos los transportadores ABC tienen una organización estructural uniforme, que consta de cuatro dominios centrales: dos dominios transmembrana (T) y dos dominios citoplasmáticos (A). Las transiciones alternas entre estas regiones están impulsadas por la hidrólisis del ATP. La estructura de la región T determina la especificidad genética de varias proteínas de transporte ABC, que exhiben diferentes afinidades por diferentes tipos de sustratos mediante el transporte a través de la membrana celular. Esto permite a los transportadores ABC transportar eficientemente una variedad de biomoléculas.
El papel del ATP
La unión y la hidrólisis del ATP son el núcleo del funcionamiento de las proteínas de transporte ABC. Cuando el ATP se une a la región A, puede impulsar cambios estructurales y promover la entrega de sustrato. Al hidrolizar el ATP, la proteína transportadora puede cambiar libremente entre apertura y cierre, lo que permite que los sustratos entren y salgan de la célula, mejorando aún más la capacidad de supervivencia y adaptabilidad de la célula.
Piensa y ejecuta
Con la profundización de la investigación, los científicos han ido comprendiendo gradualmente las múltiples funciones que desempeñan los transportadores ABC en diversos procesos biológicos, incluida la complejidad de la resistencia a los medicamentos y la transmisión de enfermedades. En el futuro, ¿qué nuevas inspiraciones o direcciones de tratamiento podrían aportarnos estas proteínas de transporte?
