Aquaporins

Aquaporins er proteinkanaler som danner porer i cellemembraner for å transportere vann. Kilde: Wikimedia Commons

Hva er akvaporiner?

De Aquaporins, Også kjent som vannkanaler, er de proteinmolekyler som krysser biologiske membraner. De er ansvarlige for å formidle den raske og effektive vannstrømmen i og utenfor cellene, og forhindrer at vann samhandler med de typiske hydrofobe delene av fosfolipid -dobbeltlag.

Disse proteinene ligner en tønne og har en veldig spesiell molekylstruktur, hovedsakelig sammensatt av propell. De er vidt distribuert i forskjellige avstamninger, inkludert fra små mikroorganismer til dyr og planter, hvor de er rikelig.

Historisk perspektiv

Med grunnleggende kunnskap innen fysiologi og i mekanismene som løser seg gjennom membraner (aktive og passive), kan vi intuitere at transport av vann ikke er noe problem, inn i og forlater cellen ved enkel formidling.

Denne ideen ble håndtert i mange år. Noen forskere oppdaget imidlertid eksistensen av en viss vanntransportkanal, siden for eksempel i visse celletyper med høy permeabilitet til vann (for eksempel nyren, for eksempel), ville diffusjon ikke være en tilstrekkelig mekanisme for å forklare transport av vann.

Legen og forskeren Peter Agort (1949) oppdaget disse proteinkanalene i 1992, mens han jobbet med erytrocytmembranen.

Takket være denne oppdagelsen vant han (sammen med kollegene), Nobelprisen i 2003. Denne første Aquaporina ble kalt "Aquaporina 1".

Struktur

Aquaporin -formen minner en sandklokke, med to symmetriske halvdeler orientert på motsatt måte. Denne strukturen krysser den doble lipidmembranen til cellen.

Kan tjene deg: apud system: egenskaper, struktur, funksjoner

Det skal nevnes at formen av aquaporin er veldig spesiell og ikke ligner andre typer proteiner som krysser membranen.

Aminosyresekvenser er overveiende polar. Transmembranale proteiner er preget av å ha et segment rikt på alfa -heliske segmenter. Aquaporins mangler imidlertid disse regionene.

Takket være nåværende teknologier har strukturen til Porina blitt belyst i detalj: de er monomerer fra 24 til 30 kDa, som består av seks heliske segmenter med to små segmenter som omgir cytoplasma og kobler seg gjennom en liten pore.

Disse monomerer er samlet i en gruppe på fire enheter, selv om hver og en kan jobbe uavhengig. I små propeller er det noen bevarte grunner, inkludert NPA.

Hos noen akvoporiner funnet hos pattedyr (AQP4) høyere aggregeringer som danner supramoly -oolear krystallinske arrangementer.

For å transportere vannet er det indre av proteinet polært og det ytre er apolar, i strid med vanlige kuleproteiner.

Aquaporins. Kilde: Wikimedia Commons

Auporininas funksjoner

Aquaporins funksjon er å transportere vann til det indre av cellen som respons fra en osmotisk gradient.

Det trenger ingen ekstra styrke eller pumping: Vannet kommer inn og forlater cellen ved osmose, formidlet av aquaporin. Noen varianter transporterer også glyserolmolekyler.

For å utføre denne transporten og øke permeabiliteten til vannet vesentlig, er cellemembranen full av akvoporinsmolekyler, i en tetthetsrekkefølge på 10.000 kvadratiske mikrometer.

Funksjoner hos dyr

Vanntransport er viktig for organismer. La oss ta det punktlige eksemplet på nyrene: Disse må filtrere enorme mengder vann daglig. Hvis denne prosessen ikke forekommer ordentlig, vil konsekvensene være dødelige.

Kan tjene deg: erytrocytter (røde blodlegemer)

I tillegg til konsentrasjonen av urin, er akvoporiner involvert i den generelle homeostasen av kroppsvæsker, i hjernefunksjon, kjertelsekresjon, hudhydrering, fruktbarhet hos menn, syn eller audition -bare for å nevne noen prosesser biologisk-.

I eksperimenter utført på mus ble det konkludert med at de også deltar i cellemigrasjon, et papir som beveger seg mye bort fra vanntransport.

Funksjoner i planter

Aquaporins er for det meste mangfoldige i kongeriket grønnsaker. I disse organismer formidler de avgjørende prosesser som svette, reproduksjon eller metabolisme.

I tillegg spiller de en viktig rolle som en adaptiv mekanisme i miljøer hvis miljøforhold ikke er optimale.

Funksjoner i mikroorganismer

Selv om akvaporiner er til stede i mikroorganismer, er det ennå ikke funnet en spesifikk funksjon.

Hovedsakelig av to grunner: det høye overflatevolum-forholdet mellom mikrober er en rask osmotisk balanse (unødvendig for aquaporins) og mikrober slettingstudier har ikke kastet en klar fenotype.

Imidlertid spekuleres det i at aquaporiner kan tilby en viss beskyttelse mot påfølgende frysing og avrimingshendelser, og opprettholde permeabiliteten til vann i membranene ved lave temperaturer.

Typer akvaporiner

Aquaporins -molekyler er kjent i forskjellige avstamninger, både i planter og dyr og i mindre komplekse organismer, og disse ligner hverandre -la oss anta at de dukket opp tidlig i evolusjonen-.

Hos planter har det vært rundt 50 forskjellige molekyler, mens pattedyr bare har 13, fordelt på forskjellige vev, for eksempel epitel- og endotelvev i nyren, lunge, eksokrine kjertler og organer relatert til fordøyelse.

Kan tjene deg: Stereocilios: Kjennetegn, struktur og funksjoner

Imidlertid kan akvaporiner også uttrykkes i vev som ikke har et åpenbart og direkte forhold til transport av væsker i kroppen, som i astrocyttene i sentralnervesystemet og i visse regioner i øyet, for eksempel hornhinnen og ciliærpitel.

Det er akvaporiner selv i soppmembranen, av bakterier (som for eksempel OG. coli) og i membranene til organeller, for eksempel kloroplaster og mitokondrier.

Medisinske patologier assosiert med akvaporiner

Hos pasienter som har en vis. I disse medisinske tilfellene er det ingen tilstrekkelig konsentrasjon av urin.

Det motsatte tilfellet resulterer også i et interessant klinisk tilfelle: produksjon av aquaporin 2 i overkant fører til opprettholdelse av overdreven væske hos pasienten.

I graviditetsperioder finner en økning i syntesen av aquaporins sted. Dette faktum forklarer vanlig væskeansamling hos gravide. Tilsvarende har fraværet av aquaporin 2 vært relatert til utseendet til visse typer diabetes.

Referanser

1. Brown, d. Oppdagelsen av vannkanaler (Aquaporins). Annaler av ernæring og metabolisme.
2. Campbell, a, n., & Reece, J. B. biologi. Pan -American Medical Editorial.
3. Lodish, h. Cellulær og molekylær biologi. Pan -American Medical Editorial.
4. Sadava, d., & Purves, w. H. Livet: Biologiens vitenskap. Pan -American Medical Editorial.
5. Verkman, a. S. Aquorins in Clinical Medicine. Årlig gjennomgang av medisin.