Aquaporiny

Akwaporyny to kanały białkowe, które tworzą pory w błonach komórkowych w celu transportu wody. Źródło: Wikimedia Commons

Co to są akwaporyny?

Aquaporiny, Znane również jako kanały wodne, są to cząsteczki białkowe, które przekraczają błony biologiczne. Są odpowiedzialne za pośredniczenie w szybkim i wydajnym przepływie wody wewnątrz i na zewnątrz komórek, zapobiegając interakcji wody z typowymi hydrofobowymi częściami dwuwarstw fosfolipidowych.

Białka te przypominają lufę i mają bardzo szczególną strukturę molekularną, złożoną głównie z śmigła. Są szeroko rozpowszechnione w różnych liniach, w tym od małych mikroorganizmów po zwierzęta i rośliny, gdzie są obfite.

Perspektywa historyczna

Z podstawową wiedzą na temat fizjologii i mechanizmów, które substancje rozpuszczone poruszają się przez błony (aktywne i pasywne), możemy intuitować, że transport wody nie jest problemem, wchodząc i pozostawiając komórkę przez proste rozpowszechnianie.

Pomysł ten był traktowany przez wiele lat. Jednak niektórzy badacze zauważyli istnienie pewnego kanału transportu wody, ponieważ w niektórych typach komórek o wysokich permeabilach wodnych (takich jak na przykład nerki), dyfuzja nie byłaby wystarczającym mechanizmem wyjaśnienia transportu wody.

Doktor i badacz Peter Agort (1949) odkrył te kanały białkowe w 1992 roku, pracując z błoną erytrocytową.

Dzięki temu odkryciu wygrał (wraz ze swoimi kolegami), Nagrodę Nobla w 2003 roku. Ta pierwsza Aquaporina nazywała się „Aquaporina 1”.

Struktura

Kształt akwaporyny przypomina zegarek z piaskiem, z dwiema symetrycznymi połówkami zorientowanymi w odwrotny sposób. Ta struktura przecina podwójną błonę lipidową komórki.

Może ci służyć: System APUD: Charakterystyka, struktura, funkcje

Należy wspomnieć, że forma akwaporyny jest bardzo szczególna i nie przypomina żadnych innych rodzajów białek, które przekraczają błonę.

Sekwencje aminokwasowe są głównie polarne. Białka transbranowe charakteryzują się posiadaniem segmentu bogatego w segmenty helikalne alfa. Jednak aquaporyny nie mają tych regionów.

Dzięki obecnym technologiom struktura poriny została szczegółowo wyjaśniona: są to monomery od 24 do 30 kDa, które składają się z sześciu segmentów spiralnych z dwoma małymi segmentami otaczającymi cytoplazmę i łączące.

Te monomery są montowane w grupie czterech jednostek, chociaż każda z nich może pracować niezależnie. W małych śmigłach istnieją pewne zachowane powody, w tym NPA.

U niektórych akwoporyn występujących u ssaków (AQP4) wyższe agregacje, które tworzą ponadtole -learowe ustalenia krystaliczne.

Aby przetransportować wodę, wnętrze białka jest polarne, a zewnętrzna część jest apolowa, wbrew powszechnemu białkowi kulszemu.

Aquaporiny. Źródło: Wikimedia Commons

Funkcje Auporinas

Funkcją akwaporyn jest transport wody do wnętrza komórki w odpowiedzi na gradient osmotyczny.

Nie wymaga żadnej dodatkowej siły lub pompowania: woda wchodzi i opuszcza komórkę według osmozy, za pośrednictwem akwaporyny. Niektóre warianty transportują również cząsteczki glicerolu.

Aby znacznie przeprowadzić ten transport i znacznie zwiększyć przepuszczalność wody, błona komórkowa jest pełna cząsteczek akwoporynów, w kolejności gęstości 10.000 mikrometrów kwadratowych.

Funkcje u zwierząt

Transport wody jest niezbędny dla organizmów. Weźmy punktualny przykład nerek: muszą one codziennie filtrować ogromne ilości wody. Jeśli ten proces nie wystąpi prawidłowo, konsekwencje byłyby śmiertelne.

Może ci służyć: erytrocyty (czerwone krwinki)

Oprócz stężenia moczu akwoporyny biorą udział w ogólnej homeostazie płynów ustrojowych, w funkcji mózgu, wydzielanie gruczołu, nawodnienie skóry, płodność u mężczyzn, widzenie lub przesłuchanie -tylko wspomnienie niektórych procesów biologicznych-.

W eksperymentach przeprowadzanych u myszy stwierdzono, że uczestniczą również w migracji komórek, papieru, który bardzo odsuwa się od transportu wody.

Funkcje w roślinach

Akwaporyny są w większości zróżnicowane w królestwie warzyw. W tych organizmach pośredniczą w kluczowych procesach, takich jak pot, reprodukcja lub metabolizm.

Ponadto odgrywają ważną rolę jako mechanizm adaptacyjny w środowiskach, których warunki środowiskowe nie są optymalne.

Funkcje w mikroorganizmach

Chociaż akwaporyny są obecne w mikroorganizmach, nie znaleziono jeszcze konkretnej funkcji.

Głównie z dwóch powodów: wysoki stosunek powierzchniowo-głodny drobnoustrojów jest szybką bilansą osmotyczną (niepotrzebną dla akwaporyn), a badania usuwania drobnoustrojów nie rzuciły wyraźnego fenotypu.

Spekuluje się jednak, że akwaporyny mogą zapewnić pewną ochronę przed kolejnymi zdarzeniami zamrażania i rozmrażania, utrzymując przepuszczalność wody w membranach w niskich temperaturach.

Rodzaje akwaporyn

Cząsteczki akwaporyn są znane w różnych liniach, zarówno w roślinach i zwierzętach, jak i w mniej złożonych organizmach, a one przypominają sobie, że pojawiły się one wcześnie w ewolucji-.

W roślinach istniało około 50 różnych cząsteczek, podczas gdy ssaki mają tylko 13, rozmieszczone przez różne tkanki, takie jak tkanka nabłonkowa i śródbłonka nerki, płuca, zewnątrzwydzielnicza i narządów związanych z trawieniem.

Może ci służyć: stereocilios: Charakterystyka, struktura i funkcje

Jednak akwaporyny można również wyrażać w tkankach, które nie mają oczywistego i bezpośredniego związku z transportem płynów w ciele, jak w astrocytach ośrodkowego układu nerwowego i w niektórych obszarach oka, takich jak rogówka i rogówka i nabłonek rzęskowy.

Istnieją akwaporyny nawet w błonie grzybowej bakterii (takich jak I. coli) oraz w błonach organelli, takich jak chloroplasty i mitochondria.

Patologie medyczne związane z akwaporinami

U pacjentów, którzy mają pewną wadę w sekwencji akwaporyny 2 obecnych w komórkach nerkowych, powinni wziąć więcej niż 20 litrów wody, aby pozostać uwodnione. W tych przypadkach medycznych nie ma odpowiedniego koncentracji moczu.

Odwrotny przypadek powoduje również interesujący przypadek kliniczny: wytwarzanie aquaporyny 2 w nadmiarze prowadzi do zatrzymania nadmiernego płynu u pacjenta.

W okresach ciąży ma miejsce wzrost syntezy akwaporyn. Fakt ten wyjaśnia powszechne zatrzymywanie płynów u kobiet w ciąży. Podobnie brak akwaporyny 2 był związany z pojawieniem się niektórych rodzajów cukrzycy.

Bibliografia

1. Brown, d. Odkrycie kanałów wodnych (akwaporyny). Annals of Nutrition and Metabolizm.
2. Campbell, A, n., & Reece, J. B. biologia. Pan -american Medical Redaktorial.
3. Lodish, h. Biologia komórkowa i molekularna. Pan -american Medical Redaktorial.
4. Sadava, d., & Purves, w. H. Życie: nauka o biologii. Pan -american Medical Redaktorial.
5. Verkman, a. S. Akworiny w medycynie klinicznej. Coroczny przegląd medycyny.