Los transportadores de casete de unión a ATP ( transportadores ABC ) son una superfamilia de sistemas de transporte que es una de las familias de genes más grandes y posiblemente una de las más antiguas . Está representado en todos los filos existentes , desde procariotas hasta humanos . [1] [2] [3]
Los transportadores ABC a menudo constan de múltiples subunidades, una o dos de las cuales son proteínas transmembrana y una o dos de las cuales son AAA ATPasas asociadas a la membrana . Las subunidades de ATPasa utilizan la energía de la unión e hidrólisis de trifosfato de adenosina (ATP) para proporcionar la energía necesaria para la translocación de sustratos a través de las membranas, ya sea para la absorción o para la exportación del sustrato.
La mayoría de los sistemas de captación también tienen un receptor extracitoplasmático, una proteína de unión a solutos. Algunas ATPasas homólogas funcionan en procesos no relacionados con el transporte, como la traducción del ARN y la reparación del ADN . [4] [5] Los transportadores ABC se consideran una superfamilia ABC basada en las similitudes de la secuencia y organización de sus dominios del casete de unión a ATP (ABC), aunque las proteínas integrales de la membrana parecen haber evolucionado de forma independiente varias veces, y por tanto comprenden diferentes familias de proteínas. [6]Al igual que los exportadores ABC, es posible que las proteínas de membrana integrales de los sistemas de captación ABC también evolucionen al menos 3 veces de forma independiente, en función de sus estructuras tridimensionales de alta resolución. [7] Los portadores de absorción ABC absorben una gran variedad de nutrientes, precursores biosintéticos, oligoelementos y vitaminas , mientras que los exportadores transportan lípidos , esteroles , fármacos y una gran variedad de metabolitos primarios y secundarios. Algunos de estos exportadores en humanos están involucrados en la resistencia tumoral, fibrosis quísticay una variedad de otras enfermedades humanas hereditarias. El alto nivel de expresión de los genes que codifican algunos de estos exportadores en organismos procarióticos y eucarióticos (incluido el ser humano) da como resultado el desarrollo de resistencia a múltiples fármacos, como antibióticos y agentes anticancerígenos.
Se han caracterizado cientos de transportadores ABC tanto de procariotas como de eucariotas. [8] Los genes ABC son esenciales para muchos procesos en la célula, y las mutaciones en los genes humanos causan o contribuyen a varias enfermedades genéticas humanas. [9] Se han informado cuarenta y ocho genes ABC en humanos. Entre estos, muchos han sido caracterizados y han demostrado estar relacionados causalmente con enfermedades presentes en humanos como fibrosis quística , adrenoleucodistrofia , enfermedad de Stargardt , tumores resistentes a fármacos, síndrome de Dubin-Johnson , enfermedad de Byler, colestasis intrahepática familiar progresiva, sideroblastos ligados al cromosoma X. anemia , ataxiae hipoglucemia persistente e hiperinsuliménica. [8] Los transportadores ABC también están involucrados en la resistencia a múltiples fármacos , y así es como se identificaron por primera vez algunos de ellos. Cuando las proteínas de transporte ABC se sobreexpresan en las células cancerosas, pueden exportar medicamentos contra el cáncer y hacer que los tumores sean resistentes. [10]
Los transportadores ABC utilizan la energía de la unión e hidrólisis de ATP para transportar varios sustratos a través de las membranas celulares . Se dividen en tres categorías funcionales principales. En los procariotas, los importadores median en la absorción de nutrientes por la célula. Los sustratos que pueden transportarse incluyen iones , aminoácidos , péptidos , azúcares y otras moléculas que son en su mayoría hidrófilas . La región que atraviesa la membrana del transportador ABC protege los sustratos hidrófilos de los lípidos de la bicapa de la membrana , proporcionando así una vía a través de la membrana celular. Eucariotasno posee ningún importador. Los exportadores o expulsores , que están presentes tanto en procariotas como en eucariotas, funcionan como bombas que extruyen toxinas y fármacos fuera de la célula. En las bacterias gramnegativas , los exportadores transportan lípidos y algunos polisacáridos desde el citoplasma al periplasma . El tercer subgrupo de proteínas ABC no funciona como transportadores, sino que participa en los procesos de traducción y reparación del ADN. [4]