Familia de intercambiadores de aniones

La familia de intercambiadores de aniones ( TC# 2.A.31 , también llamada familia de transportadores de bicarbonato ) es un miembro de la gran superfamilia APC de transportadores secundarios. ^{[ 1 ]} Los miembros de la familia AE son generalmente responsables del transporte de aniones a través de las barreras celulares, aunque sus funciones pueden variar. Todos ellos intercambian bicarbonato . Los miembros proteicos caracterizados de la familia AE se encuentran en plantas, animales, insectos y levaduras. Pueden estar presentes homólogos de AE ​​no caracterizados en bacterias (p. ej., en Enterococcus faecium , 372 aas; gi 22992757; 29% de identidad en 90 residuos). Las proteínas AE animales consisten en complejos homodiméricos de proteínas de membrana integrales que varían en tamaño desde aproximadamente 900 residuos de aminoácidos hasta aproximadamente 1250 residuos. Sus dominios hidrofílicos N-terminales pueden interactuar con proteínas del citoesqueleto y, por lo tanto, desempeñar un papel estructural celular. Algunos de los miembros de la familia AE que se han caracterizado hasta la fecha se pueden encontrar en la base de datos de clasificación de transportadores.

Los mecanismos de transporte de bicarbonato ( HCO₃⁻ ) son los principales reguladores del pH en las células animales . Este transporte también desempeña un papel vital en el equilibrio ácido-base del estómago, el páncreas, el intestino, el riñón, los órganos reproductores y el sistema nervioso central . Diversos estudios funcionales han sugerido diferentes modos de transporte de HCO₃⁻ .

• Las proteínas intercambiadoras de aniones intercambian HCO − 3 por Cl ⁻ de manera reversible y electroneutral. ^{[ 2 ]}
• Las proteínas cotransportadoras de Na ⁺ / HCO − 3 median el movimiento acoplado de Na ⁺ y HCO − 3 a través de las membranas plasmáticas , a menudo de manera electrogénica. ^{[ 3 ]}

El análisis de secuencia de las dos familias de transportadores de HCO − 3 que se han clonado hasta la fecha (los intercambiadores de aniones y los cotransportadores de Na ⁺ / HCO − 3 ) revela que son homólogos . Esto no es del todo inesperado, dado que ambos transportan HCO − 3 y son inhibidos por una clase de agentes farmacológicos llamados estilbenos disulfónicos . ^{[ 4 ]} Comparten alrededor de ~25-30% de identidad de secuencia , que se distribuye a lo largo de toda su longitud de secuencia, y tienen topologías de membrana predichas similares , lo que sugiere que tienen alrededor de 10 dominios transmembrana (TM) .

En el extremo C de muchas proteínas transportadoras de bicarbonato se encuentra un dominio conservado. También se encuentra en algunas proteínas vegetales responsables del transporte de boro . ^{[ 5 ]} En estas proteínas cubre casi toda la longitud de la secuencia .

Las proteínas de intercambio aniónico de la banda 3 , que intercambian bicarbonato, son el polipéptido más abundante en la membrana de los glóbulos rojos , constituyendo el 25 % del total de proteínas de membrana. El dominio citoplasmático de la banda 3 funciona principalmente como un sitio de anclaje para otras proteínas asociadas a la membrana. Entre los ligandos proteicos de este dominio se incluyen la anquirina , la proteína 4.2, la proteína 4.1, la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH), la fosfofructocinasa , la aldolasa , la hemoglobina , los hemicromos y la proteína tirosina quinasa (p72syk). ^{[ 6 ]}

En humanos, los intercambiadores de aniones pertenecen a la familia de transportadores de solutos 4 (SLC4), que está compuesta por 10 miembros parálogos (SLC4A1-5; SLC4A7-11). Nueve codifican proteínas que transportan HCO − 3 . Funcionalmente, ocho de estas proteínas se dividen en dos grupos principales: tres intercambiadores de Cl ⁻ : HCO − 3 (AE1-3) y cinco transportadores de HCO − 3 acoplados a Na ⁺ (NBCe1, NBCe2, NBCn1, NBCn2, NDCBE). Dos de los transportadores acoplados a Na ⁺ (NBCe1, NBCe2) son electrogénicos; los otros tres transportadores de HCO − 3 acoplados a Na ⁺ y los tres AE son electroneutrales. ^{[ 7 ] [ 8 ]} Otros dos (AE4, SLC4A9 y BTR1, SLC4A11 ) no están caracterizados. La mayoría, aunque no todas, son inhibidas por el 4,4′-diisotiocianatostilbeno-2,2′-disulfonato (DIDS) . Las proteínas SLC4 desempeñan funciones en la homeostasis ácido-base, el transporte de H ⁺ o HCO − 3 por los epitelios (por ejemplo, absorción de HCO − 3 en el túbulo proximal renal, secreción de HCO − 3 en el conducto pancreático), así como la regulación del volumen celular y el pH intracelular. ^{[ 8 ]}

Según sus gráficos de hidropatía, se hipotetiza que todas las proteínas SLC4 comparten una topología similar en la membrana celular. Poseen dominios N-terminales citoplasmáticos relativamente largos , compuestos por unos pocos cientos a varios cientos de residuos, seguidos de 10 a 14 dominios transmembrana (TM), y terminan con dominios C-terminales citoplasmáticos relativamente cortos, compuestos por ~30 a ~90 residuos. Aunque el dominio C-terminal comprende un pequeño porcentaje del tamaño de la proteína, en algunos casos presenta (i) motivos de unión que pueden ser importantes para las interacciones proteína-proteína (p. ej., AE1, AE2 y NBCn1), (ii) es importante para el transporte a la membrana celular (p. ej., AE1 y NBCe1), y (iii) puede proporcionar sitios para la regulación de la función del transportador mediante la fosforilación por la proteína quinasa A (p. ej., NBCe1). ^{[ 9 ]}

La familia SLC4 comprende las siguientes proteínas.

• SLC4A1
• SLC4A2
• SLC4A3
• SLC4A4
• SLC4A5
• SLC4A7
• SLC4A8
• SLC4A9
• SLC4A10
• SLC4A11

Las plantas y las levaduras poseen transportadores de aniones que, tanto en las células del periciclo de las plantas como en la membrana plasmática de las células de levadura, exportan borato o ácido bórico (pKa ₌ 9,2 ). ^{[ 5 ]} En A. thaliana , el boro se exporta desde las células del periciclo hacia el apoplasma estelar de la raíz en contra de un gradiente de concentración para su absorción en los brotes. En S. cerevisiae , la exportación también se produce en contra de un gradiente de concentración. El transportador de levadura reconoce HCO₃⁻, I⁻, Br⁻, NO₃⁻ y Cl⁻ ^, que ^pueden ser sustratos . ^Se sabe que la tolerancia a la toxicidad del boro en los cereales está asociada con una menor acumulación de boro en los tejidos. La expresión de genes de raíces de trigo y cebada tolerantes al boro, con alta similitud a los transportadores de eflujo de Arabidopsis y arroz, redujo las concentraciones de boro debido a un mecanismo de eflujo. ^{[ 21 ]} No se conoce el mecanismo de acoplamiento de energía, ni tampoco se sabe si el sustrato es borato o ácido bórico. Varias posibilidades (uniporte, intercambio anión:anión e intercambio anión:catión) pueden explicar los datos. ^{[ 5 ]}

La reacción de transporte fisiológicamente relevante catalizada por los intercambiadores de aniones de la familia AE es: ^{[ 9 ]}

Cl ⁻ (entrada) + HCO − 3 (salida) ⇌ Cl ⁻ (salida) + HCO − 3 (entrada).

El de los cotransportadores Na ⁺ : HCO − 3 es:

Na ⁺ (salida) + n HCO − 3 (salida) → Na ⁺ (entrada) + n HCO − 3 (entrada).

El correspondiente al intercambiador Na ⁺ / HCO − 3 :H ⁺ /Cl ⁻ es:

Na ⁺ (salida) + HCO − 3 (salida) + H ⁺ (entrada) + Cl ⁻ (entrada) ⇌ Na ⁺ (entrada) + HCO − 3 (entrada) + H ⁺ (salida) + Cl ⁻ (salida).

El caso de la proteína de eflujo de boro de plantas y levaduras es el siguiente:

Boro (entrada) → Boro (salida)

• Familia de transportadores de solutos
• Base de datos de clasificación de transportadores

A fecha de 28 de enero de 2016, este artículo se deriva total o parcialmente de la base de datos de clasificación de transportadores . El titular de los derechos de autor ha licenciado el contenido de forma que permite su reutilización bajo las licencias CC BY-SA 3.0 y GFDL . Deben respetarse todos los términos pertinentes. El texto original se encuentra en "2.A.31 La familia de intercambiadores de aniones (AE)".