Los transportadores de cassettes 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 los procariotas hasta los 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 son ATPasas AAA asociadas a la membrana . Las subunidades de ATPasa utilizan la energía de la unión e hidrólisis del trifosfato de adenosina (ATP) para proporcionar la energía necesaria para la translocación de sustratos a través de las membranas, ya sea para la captación o 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 en función de las similitudes de la secuencia y la 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 lo tanto comprenden diferentes familias de proteínas. [6]Al igual que los exportadores de ABC, es posible que las proteínas integrales de membrana de los sistemas de captación de ABC también hayan evolucionado al menos 3 veces de forma independiente, en función de sus estructuras tridimensionales de alta resolución. [7] Los transportadores de absorción de ABC absorben una gran variedad de nutrientes, precursores biosintéticos, metales traza 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, la fibrosis quísticay una gama de otras enfermedades humanas hereditarias. La expresión de alto nivel de los genes que codifican algunos de estos exportadores en organismos tanto procarióticos como eucarióticos (incluidos los humanos) 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 se han caracterizado y se ha demostrado que tienen una relación causal con enfermedades presentes en humanos, como la fibrosis quística , la adrenoleucodistrofia , la enfermedad de Stargardt , los tumores resistentes a los medicamentos, el síndrome de Dubin-Johnson , la enfermedad de Byler, la colestasis intrahepática familiar progresiva, la enfermedad sideroblástica ligada al cromosoma X. anemia , ataxia, e hipoglucemia persistente e hiperinsulímica. [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 procariotas, los importadores median la absorción de nutrientes en la célula. Los sustratos que pueden transportarse incluyen iones , aminoácidos , péptidos , azúcares y otras moléculas que en su mayoría son hidrofílicas . 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 efluyentes , que están presentes tanto en procariotas como en eucariotas, funcionan como bombas que expulsan 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 funcionan como transportadores, sino que están involucrados en los procesos de traducción y reparación del ADN. [4]