Akvaporiner

Aquaporins är proteinkanaler som bildar porer i cellmembran för att transportera vatten. Källa: Wikimedia Commons

Vad är Aquaporins?

De akvaporiner, Även känd som vattenkanaler är de proteinmolekyler som korsar biologiska membran. De är ansvariga för att förmedla det snabba och effektiva vattenflödet inom och utanför cellerna, vilket förhindrar att vatten interagerar med de typiska hydrofoba delarna av fosfolipid tvåskikt.

Dessa proteiner liknar ett fat och har en mycket speciell molekylstruktur, främst sammansatt av propeller. De är allmänt fördelade i olika linjer, inklusive från små mikroorganismer till djur och växter, där de är rikliga.

Historiskt perspektiv

Med grundläggande kunskaper inom fysiologi och i mekanismerna som lösta sig rör sig genom membran (aktiva och passiva), kan vi intuitera att transport av vatten inte är något problem, kommer in och lämnar cellen genom enkel spridning.

Denna idé hanterades i många år. Vissa forskare upptäckte emellertid förekomsten av någon vattentransportkanal, eftersom diffusion i vissa celltyper med höga permeabiliteter till vatten (till exempel njurarna, till exempel), skulle diffusion inte vara en tillräcklig mekanism för att förklara transport av vatten.

Läkaren och forskaren Peter Agort (1949) upptäckte dessa proteinkanaler 1992, medan han arbetade med erytrocytmembranet.

Tack vare denna upptäckt vann han (tillsammans med sina kollegor), Nobelpriset 2003. Denna första Aquaporina kallades "Aquaporina 1".

Strukturera

Aquaporin -formen påminner en sandklocka, med två symmetriska halvor orienterade på motsatt sätt. Denna struktur korsar cellens dubbla lipidmembran.

Kan tjäna dig: Apud System: Egenskaper, struktur, funktioner

Det bör nämnas att formen av aquaporin är mycket speciell och inte liknar några andra typer av proteiner som korsar membranet.

Aminosyrasekvenser är främst polära. Transmembranala proteiner kännetecknas av att ha ett segment som är rikt på alfa -spiraliserade segment. Aquaporins saknar dock dessa regioner.

Tack vare nuvarande tekniker har strukturen för porina klargjorts i detalj: de är monomerer från 24 till 30 kDa, som består av sex spiralformade segment med två små segment som omger cytoplasma och ansluter genom en liten por.

Dessa monomerer är monterade i en grupp på fyra enheter, även om var och en kan arbeta självständigt. I små propeller finns det några bevarade skäl, inklusive NPA.

I vissa akvoporiner som finns hos däggdjur (AQP4) högre aggregeringar som bildar supramoly -oljekristallina arrangemang.

För att transportera vattnet är interiören i proteinet polärt och utsidan är apolär, i motsats till vanliga kulaproteiner.

Akvaporiner. Källa: Wikimedia Commons

Auporininas -funktioner

Aquaporins funktion är att transportera vatten till cellens inre som svar på en osmotisk gradient.

Det behöver ingen ytterligare styrka eller pumpning: vattnet kommer in och lämnar cellen genom osmos, medierad av Aquaporin. Vissa varianter transporterar också glycerolmolekyler.

För att utföra denna transport och öka permeabiliteten för vatten väsentligt är cellmembranet fullt av akvoporinsmolekyler, i en ordning av densitet av 10.000 kvadratiska mikrometer.

Funktioner hos djur

Vattentransport är avgörande för organismer. Låt oss ta det punktliga exemplet på njurarna: dessa måste filtrera enorma mängder vatten dagligen. Om denna process inte inträffar ordentligt skulle konsekvenserna vara dödliga.

Kan tjäna dig: erytrocyter (röda blodkroppar)

Förutom koncentrationen av urin är akvoporiner involverade i den allmänna homeostasen av kroppsvätskor, i hjärnfunktion, körtelutsöndring, hudhydration, fertilitet hos män, syn eller audition -bara för att nämna vissa processer biologiska biologiska-.

I experiment som utfördes i möss drogs slutsatsen att de också deltar i cellmigration, ett papper som rör sig mycket bort från vattentransport.

Funktioner i växter

Aquaporins är mestadels olika i grönsakens rike. I dessa organismer förmedlar de avgörande processer som svett, reproduktion eller metabolism.

Dessutom spelar de en viktig roll som en adaptiv mekanism i miljöer vars miljöförhållanden inte är optimala.

Funktioner i mikroorganismer

Även om akvaporiner finns i mikroorganismer har en specifik funktion ännu inte hittats.

Huvudsakligen av två skäl: det höga ytvolymförhållandet för mikrober är en snabb osmotisk balans (onödig för akvaporiner) och raderingsstudier av mikrober har inte kastat en tydlig fenotyp.

Det spekuleras emellertid att akvaporiner kan erbjuda ett visst skydd mot successiva frysning och avfrostande händelser, vilket bibehåller permeabiliteten hos vatten i membranen vid låga temperaturer.

Typer av akvaporiner

Aquaporinsmolekyler är kända i olika linjer, både i växter och djur och i mindre komplexa organismer, och dessa liknar varandra -låts antas då att de dök upp tidigt i utvecklingen-.

I växter har det funnits cirka 50 olika molekyler, medan däggdjur endast har 13, fördelat av olika vävnader, såsom epiteliala och endotelvävnad i njurarna, lungan, exokrina körtlar och organ relaterade till matsmältningen.

Kan tjäna dig: Stereocilios: Egenskaper, struktur och funktioner

Akaporiner kan emellertid också uttryckas i vävnader som inte har en uppenbar och direkt relation med transport av vätskor i kroppen, som i astrocyterna i centrala nervsystemet och i vissa regioner i ögat, såsom hornhinnan och hornhinnan ciliary epitel.

Det finns akvaporiner även i svampmembranet, av bakterier (som OCH. coli) och i membranen av organeller, såsom kloroplaster och mitokondrier.

Medicinska patologier associerade med Aquaporins

Hos patienter som har viss defekt i aquaporin 2 -sekvensen som finns i njurcellerna, bör de ta mer än 20 liter vatten för att hålla sig hydratiserad. I dessa medicinska fall finns det ingen adekvat koncentration av urin.

Det motsatta fallet resulterar också i ett intressant kliniskt fall: produktion av aquaporin 2 i överskott leder till kvarhållning av överdriven vätska hos patienten.

Under graviditetsperioder sker en ökning av syntesen av akvaporiner. Detta faktum förklarar vanlig vätskebehållning hos gravida kvinnor. På liknande sätt har frånvaron av aquaporin 2 varit relaterad till utseendet på vissa typer av diabetes.

Referenser

1. Brun, D. Upptäckten av vattenkanaler (Aquaporins). Annals of Nutrition and Metabolism.
2. Campbell, A, N., & Reece, J. B. biologi. Pan -American Medical Redaktion.
3. Lodish, h. Cellulär och molekylärbiologi. Pan -American Medical Redaktion.
4. Sadava, D., & Purves, w. H. Livet: biologiens vetenskap. Pan -American Medical Redaktion.
5. Verkman, a. S. Aquorins i klinisk medicin. Årlig översyn av medicin.