PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DE MEMBRANA: FUNÇÕES E TIPOS - BIOLOGIA - 2025

Os transportadores de membrana são proteínas integrais de membrana especializadas em realizar o transporte específico de íons e pequenas moléculas solúveis em ambos os lados das membranas celulares.

Uma vez que essas moléculas não podem atravessar sozinhas o coração hidrofóbico das bicamadas lipídicas, essas proteínas permitem à célula: manter ambientes diferenciados, ingerir nutrientes, excretar produtos residuais do metabolismo e regular as concentrações de íons e moléculas.

Proteína transportadora de membrana. Por Emma Dittmar - Obra própria, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

As proteínas transportadoras foram classificadas em dois grandes grupos: canais e transportadores. Os transportadores se ligam especificamente à molécula a ser transportada e passam por mudanças conformacionais para serem capazes de mobilizá-los. Por sua vez, os canais não ligam moléculas, mas formam um túnel a partir do qual se movem livremente, simplesmente excluídos por seu raio molecular.

Além dessa classificação, existem outras que levam em consideração a quantidade de moléculas a serem transportadas, a direção em que são transportadas, a dependência ou não de energia e a fonte de energia que utilizam.

Transporte através da membrana celular

A síntese de uma membrana foi o evento evolutivo final que deu origem às células.

Absolutamente todas as membranas celulares constituem barreiras que se opõem à passagem livre de íons e moléculas para dentro e para fora das células. No entanto, devem permitir a entrada daqueles que são vitais para o seu funcionamento, bem como a saída de resíduos.

Portanto, o tráfego de moléculas em ambas as direções é realizado de forma seletiva. Em outras palavras, a célula decide quem deixar entrar ou sair e a que horas.

Para conseguir isso, ele usa a existência de proteínas transmembrana especializadas que funcionam como canais ou gateways, chamados transportadores de membrana.

Cerca de 20% dos genes em uma célula codificam essas proteínas transportadoras de membrana. Isso nos dá uma ideia da relevância que o transporte tem para a função celular.

Nesse sentido, o estudo dessas proteínas é de grande importância tanto na identificação de alvos quimioterápicos, quanto de possíveis meios de transporte de fármacos para as células-alvo.

Funções dos transportadores de membrana

Os transportadores celulares são responsáveis ​​pela transferência de solutos de natureza orgânica e inorgânica através das membranas celulares.

Esta transferência é realizada especificamente apenas nos momentos em que a célula precisa dela para:

- Manter gradientes eletroquímicos celulares, essenciais para o desempenho de funções vitais como a produção de energia exigida pela célula e a resposta a estímulos em membranas excitáveis.

- Retirar macro e micronutrientes do meio necessário para fornecer à célula os monômeros que irão constituir os esqueletos de suas macromoléculas constituintes (ácidos nucléicos, proteínas, carboidratos e lipídios).

- Responder a estímulos e, portanto, participar de processos de sinalização celular.

Tipos de proteínas transportadoras de membrana

Os transportadores de membrana foram classificados de acordo com o tipo de transporte que realizam em duas grandes categorias: canais e transportadores.

Tipos de proteínas transportadoras de membrana. Por LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], do Wikimedia Commons.

Proteínas de canal

As proteínas do canal medeiam o transporte passivo de moléculas de água, bem como vários tipos específicos de íons. Este tipo de transporte não requer energia para ser realizado e ocorre espontaneamente a favor do gradiente de concentração da molécula a ser transportada.

O nome de canais se deve ao fato de que a estrutura que essas proteínas adquirem se assemelha a um túnel, por onde ocorre a passagem simultânea de inúmeras moléculas que são selecionadas a partir de seu raio molecular. É por esse motivo que esses transportadores podem ser considerados uma peneira molecular.

Entre as funções associadas a esses transportadores estão a criação, manutenção e interrupção de gradientes eletroquímicos através das membranas celulares.

No entanto, muitos outros canais alternam entre os estados aberto e fechado em resposta à chegada ou remoção de certos estímulos.

Esses estímulos podem ser de natureza elétrica em canais dependentes de voltagem, químicos em canais dependentes de ligantes ou físicos em canais que respondem a mudanças mecânicas, como estresse ou tensão.

Transportadores

As proteínas transportadoras também são chamadas de transportadoras ou permeases. Eles usam gradientes eletroquímicos para realizar o transporte para um ou outro lado da membrana.

Este tipo de proteínas transportadoras pode mediar dois tipos de transporte. O transporte passivo facilitado de uma molécula em uma única direção e descendo um gradiente de concentração ou o co-transporte de duas moléculas diferentes.

Por sua vez, o cotransporte na mesma direção é realizado por simportadores e em direções opostas por anticarriers.

Por outro lado, ao contrário dos canais, que permitem a passagem simultânea de muitas moléculas através deles, os transportadores permitem apenas a passagem limitada e específica de um determinado número de moléculas. Para garantir isso, eles têm locais de ligação específicos.

Nesse caso, uma vez que a molécula está ligada ao transportador, este sofre uma alteração conformacional que expõe o sítio de ligação para o outro lado da membrana, favorecendo o transporte.

Essa dependência de uma mudança estrutural nas proteínas carreadoras retarda a taxa de transporte das moléculas.

Tipos de transportadores

Com base na dependência ou não de energia para realizar o transporte, as proteínas transportadoras podem ser classificadas em: transportadores facilitadores passivos e transportadores ativos.

- Transportadores facilitadores passivos

Os transportadores de facilitadores passivos não requerem fornecimento de energia e realizam o transporte de moléculas de uma zona de alta concentração para outra de baixa concentração.

- Transportadores facilitadores ativos

Em contraste, os transportadores ativos requerem entrada de energia para mover as substâncias contra seu gradiente de concentração. Este mecanismo responde a um processo de transporte ativo.

Transportadores primários (bombas)

As bombas realizam o transporte de íons e moléculas para os meios intracelular e extracelular, usando um mecanismo de transporte ativo primário.

Ou seja, eles usam a energia da hidrólise do ATP para fazer com que o “movimento ascendente de íons e moléculas” se torne um processo energeticamente favorável.

Uma das funções associadas a este tipo de transportador é a geração do meio ácido interno característico dos lisossomas das células animais, dos vacúolos das células vegetais e da luz do estômago.

Transportadores ativos secundários

Esses transportadores aproveitam a energia liberada durante o co-transporte de um íon ao longo de seu gradiente eletroquímico para poder transportar outra molécula contra seu gradiente de concentração. Em outras palavras, eles realizam o transporte ativo secundário de moléculas.

Referências

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Molecular Biology of the Cell, 4ª edição. Nova York: Garland Science.
2. Bennetts HS. Os conceitos de fluxo por membrana e vesiculação por membrana como mecanismos de transporte ativo e bombeamento de íons. J BiophysBiochemCytol. 1956; 25: 2 (4 Suplemento): 99-103.
3. Oparin AI, Deborin GA. Modelo de transporte ativo de proteína através da membrana lipídica. Ukr Biokhim Zh. 1965; 37 (5): 761-768.
4. Schneider M, Windbergs M, Daum N, Loretz B, Collnot EM, Hansen S, Schaefer UF, Lehr CM. Cruzando barreiras biológicas para entrega avançada de medicamentos. Eur J Pharm Biopharm. 2013; 84: 239-241.
5. Seeger MA. Pesquisa de transportadores de membrana em tempos de inúmeras estruturas. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2018; 1860 (4): 804-808.
6. Volpe DA. Ensaios de transportador como ferramentas in vitro úteis na descoberta e desenvolvimento de drogas. Expert Opin Drug Discov. 2016; 11 (1): 91-103.
7. Wang F, Wang Y, ZhangX, Zhang W, Guo S, Jin F. Progresso recente de peptídeos de penetração celular como novos transportadores para entrega de carga intracelular. J Liberação de controle. 2014; 174: 126-136.