Uniporte

¿Qué es el uniporte?

En biología, uniporte es el transporte de moléculas individuales en una sola dirección a través de una membrana celular y a favor de su gradiente de concentración (transporte facilitado).

Este tipo de transporte a través de las membranas, que imponen una barrera de permeabilidad selectiva, supone el mantenimiento de un ambiente intracelular más o menos constante, lo que permite el establecimiento de muchas funciones celulares que dependen de finos equilibrios moleculares y energéticos.

La comunicación entre células, así como entre las células y el ambiente que las rodea, es un proceso esencial para la vida de todos los organismos y depende, en gran medida, de un grupo de proteínas transmembranales conocidas como “proteínas transportadoras”.

Dichas proteínas se encargan de transportar aquellas sustancias que, debido a su naturaleza química, no pueden atravesar fácilmente las membranas, como, por ejemplo, iones y moléculas hidrosolubles (aminoácidos y glucosa).

Cabe destacar que el transporte de este tipo de moléculas desde o hacia el exterior celular, o desde el citosol hacia la luz de algún orgánulo, es mediado por proteínas transportadoras específicas, capaces de “reconocer” o identificar el sustrato que deben transportar.

El transporte a través de las membranas

Algunos autores consideran que existen tres tipos de transportadores en las membranas celulares: las bombas, las proteínas canal y las proteínas transportadoras.

• Bombas. Las bombas son proteínas que transportan moléculas pequeñas en contra de sus gradientes de concentración o de su potencial eléctrico, y utilizan la fuerza energética proveniente de la hidrólisis del ATP (son ATPasas). Estas proteínas realizan lo que se denomina “transporte activo”, pues requiere de energía.
• Proteínas canal. Las proteínas canal facilitan el transporte de diferentes iones y de agua a favor de su gradiente de concentración o de su potencial eléctrico. Consisten en “conductos” formados por proteínas que atraviesan la membrana en todo su espesor, por los cuales transitan las moléculas a gran velocidad. Existen proteínas canal permanentemente abiertas, mientras que otras pueden estar cerradas, abriéndose frente a estímulos especiales.
• Proteínas transportadoras. Las proteínas transportadoras son una clase de proteínas que facilita el movimiento de gran variedad de iones y moléculas a través de las membranas biológicas. Estas proteínas interactúan directamente con los sustratos que transportan, y tal interacción genera cambios conformacionales en su estructura, de modo que el transporte es delicadamente selectivo y de menor velocidad que los otros dos tipos descritos.

Tipos de proteínas transportadoras

En la literatura científica es común encontrar textos que hacen referencia a tres tipos de proteínas transportadoras: las simportadoras, las antiportadoras y las uniportadoras.

• El simporte tiene que ver con el movimiento simultáneo de dos moléculas. Este se acopla al movimiento de una de ellas en contra de su gradiente de concentración o potencial eléctrico con el movimiento de la otra (o más) a favor de su gradiente (usualmente iones). Específicamente, el simporte colabora con el transporte de dos moléculas en la misma dirección.
• El antiporte también está involucrado con el movimiento simultáneo de dos moléculas, pero implica el movimiento de una molécula en una dirección y otra en la dirección contraria.
• El uniporte es la clase más simple de transporte membranal, pues consiste en el transporte de una sola molécula a la vez y a favor de su gradiente de concentración, por lo que se puede decir que de algún modo facilita la difusión simple. Las proteínas uniportadoras son, por ejemplo, las que trasladan azúcares, aminoácidos y nucleótidos desde el exterior hacia el interior de las células animales. Algunas bacterias, plantas y eucariotas inferiores poseen representantes de una superfamilia de proteínas transportadoras, cuyos miembros catalizan tanto uniporte como simporte y antiporte. Esta superfamilia se conoce como la “superfamilia mayor de facilitadores”.

Características del uniporte

– Transporte pasivo. Este proceso no requiere energía, ya que las moléculas se mueven a favor de su gradiente de concentración.

– Especificidad. Son específicos para una sola molécula o ion. Por ejemplo, un uniportador de glucosa solo transportará glucosa, no otros tipos de azúcares o moléculas.

– Única dirección. A diferencia de otros tipos de transportadores, como los cotransportadores (simporte y antiporte), los uniportadores transportan moléculas en una sola dirección. Significa que solo permiten el paso de la sustancia desde el lado donde está más concentrada hacia el lado donde está menos concentrada.

– Velocidad. La velocidad del transporte a través de un uniportador puede ser limitada por la cantidad de moléculas que pueden unirse y ser transportadas. Este proceso puede llegar a un estado de saturación cuando todos los sitios de unión del uniportador están ocupados.

– Regulación. El transporte mediado por uniportadores puede ser regulado por diferentes mecanismos celulares, como cambios en la concentración del sustrato, modificaciones postraduccionales de la proteína, o la presencia de inhibidores o activadores específicos.

Tipos de uniportadores

Las proteínas uniportadoras pueden clasificarse como canales y como transportadores o carriers.

• Canales. Las proteínas canal entran en la clasificación de proteínas transportadoras uniportadoras. Este tipo de proteínas son básicamente poros hidrofílicos (afines al agua) que atraviesan la membrana y por los cuales pueden moverse agua y otros solutos por difusión, ya que ocurre a favor de su gradiente de concentración. El interior o lumen de cada proteína canal está organizado en la membrana, de tal modo que es accesible a cualquier lado de la membrana al mismo tiempo.
• Transportadores o carriers. Los transportadores, o carriers, también son proteínas transmembranales que forman una especie de ducto a través de todo el grosor de las membranas celulares. Sin embargo, aunque poseen sitios de unión a sus sustratos a ambos lados de la membrana, no están simultáneamente expuestos. Por esta razón, los transportadores pueden facilitar el movimiento en ambas direcciones y también el contratransporte, mientras que las proteínas canal no pueden.

Ejemplo de uniporte

Entre los ejemplos más representativos del uniporte está el caso del transporte de glucosa a través de la membrana plasmática de las células de los mamíferos. Este transporte es catalizado por un grupo de proteínas conocido como GLUT (por las siglas en inglés de Glucose Transporters).

Se trata de proteínas transmembranales compuestas por una cadena peptídica que atraviesa la membrana plasmática al menos 12 veces, y que tiene sitios de unión para la glucosa tanto en la cara externa como en la interna.

Este tipo de proteínas tiene dos conformaciones, una cuando no está unida a la glucosa y otra cuando se une a ella. Los cambios de conformación en estas proteínas son reversibles y aleatorios y dependen de la unión de glucosa.

Además, catalizan el transporte en ambas direcciones, dependiendo de la concentración de glucosa a uno u otro lado de la membrana.

Referencias

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. Molecular Biology of the Cell (6th ed.). Garland Science.
2. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. Molecular Cell Biology (5th ed.). Freeman, W. H. & Company.
3. Beavis, A.D., Vercesi, A.E. Anion uniport in plant mitochondria is mediated by a Mg2+-insensitive inner membrane anion channel. Journal of Biological Chemistry.
4. Wolfersberger, M.G. Uniporters, symporters and antiporters. The Journal of Experimental Biology.
5. Kakuda, D.K., MacLeod, C.L. Na+-independent transport (uniport) of amino acids and glucose in mammalian cells. Journal of Experimental Biology.