Transportadores Mitocondriales: Estructura, Función y Patología

Antonio Montalvo, Ferdinando Palmieri

Resumen


Los transportadores mitocondriales (MCs) son una superfamilia de proteínas de transporte secundario codificada en el núcleo. Catalizan el transporte de un conjunto de sustratos de diferentes naturaleza y tamaño de metabolitos, nucleótidos y coenzimas a través de la membrana mitocondrial interna (MMI). Estos transportadores están codificados en el hombre por los genes SLC25 con características de secuencia llamativas. Algunos MCs tienen isoformas codificadas por diferentes genes SLC25, mientras que excepcionalmente, sus variantes son debidas al resultado de un corte y empalme alternativo del gen. Los MCs estudiados hasta ahora, pertenecen a la misma familia de proteínas -excepto el transportador del piruvato- ya que presentan un número significativo de homologías estructurales y en consecuencia funcionales. La estructura funcional de los MCs es de monómeros; cada monómero está plegado en la membrana formando seis segmentos transmembrana. La importancia de los MCs se manifiesta por su amplia distribución en todos los eucariotas, su papel importante en numerosas vías metabólicas y funciones celulares, y la gravedad de las enfermedades causadas por alteraciones de sus genes. Teniendo en cuenta la significativa conservación de la secuencia, se cree que todos los MCs utiliza el mismo mecanismo de transporte básico, aunque presentan diferentes modos de transporte y fuerzas motrices. Los estudios estructurales, funcionales y bioinformáticos han revelado en la superfamilia de transportadores mitocondriales la existencia de un sitio de unión al sustrato en la cavidad interna del transportador, dos puentes de redes salinas o compuertas que cierran la cavidad alternativamente en el lado de la matriz o citosólico de la membrana , y de prolinas y glicinas conservadas en las alfa-hélices transmembrana. Estas propiedades estructurales se cree que juegan un papel importante en los cambios conformacionales requeridos para la translocación de sustrato. La mayoría de las mutaciones con cambio de sentido producidas experimentalmente y que causan enfermedades se refieren a regiones del transportador correspondientes al sitio de unión al sustrato, las dos compuertas y las prolinas y glicinas conservadas. Se han caracterizado enfermedades que resultan de mutaciones en los genes y por lo tanto en las proteínas que transportan una variedad de metabolitos a través de la membrana mitocondrial. Estos trastornos se caracterizan por disfunciones metabólicas específicas, dependiendo de la función fisiológica en el metabolismo intermediario del transportador afectado. Defectos de los transportadores mitocondriales que suministran a las mitocondrias los sustratos de la fosforilación oxidativa, fosfato inorgánico y ADP, son responsables de enfermedades caracterizadas por la producción defectuosa de energía. Se hace especial hincapié a la base molecular y mecanismo patogénico de estos trastornos hereditarios.

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DOI: http://dx.doi.org/ES/monoranf.v0i0.1343


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