Aquaporins

Aquaporines zijn eiwitkanalen die poriën vormen in celmembranen om water te transporteren. Bron: Wikimedia Commons

Wat zijn Aquaporins?

De aquaporins, Ook bekend als waterkanalen, het zijn eiwitmoleculen die biologische membranen kruisen. Ze zijn verantwoordelijk voor het bemiddelen van de snelle en efficiënte waterstroom binnen en buiten de cellen, waardoor water wordt voorkomen dat water interageert met de typische hydrofobe delen van fosfolipide dubbellaags.

Deze eiwitten lijken op een vat en hebben een zeer specifieke moleculaire structuur, voornamelijk samengesteld uit propeller. Ze zijn wijd verspreid in verschillende lijnen, waaronder van kleine micro -organismen tot dieren en planten, waar ze overvloedig zijn.

Historisch perspectief

Met basiskennis in de fysiologie en in de mechanismen die opgeloste opgeloste membranen (actief en passief) bewegen, kunnen we intuïteren dat het transport van water geen probleem is, de cel binnenkomen en de cel verlaten door eenvoudige verspreiding.

Dit idee werd al vele jaren behandeld. Sommige onderzoekers zagen echter het bestaan ​​van een waterdransportkanaal, omdat in bepaalde celtypen met een hoge permeabiliteiten om te water te geven (zoals die van de nier, bijvoorbeeld), diffusie geen voldoende mechanisme zou zijn om het transport van water te verklaren.

De arts en onderzoeker Peter Agort (1949) ontdekten deze eiwitkanalen in 1992, terwijl hij samenwerkte met het erytrocytenmembraan.

Dankzij deze ontdekking won hij (samen met zijn collega's), de Nobelprijs in 2003. Deze eerste Aquaporina heette "Aquaporina 1".

Structuur

De Aquaporin -vorm herinnert een zandhorloge, met twee symmetrische helften op de tegenovergestelde manier georiënteerd. Deze structuur kruist het dubbele lipidemembraan van de cel.

Kan u van dienst zijn: APUD -systeem: kenmerken, structuur, functies

Er moet worden vermeld dat de vorm van aquaporine zeer specifiek is en niet lijkt op andere soorten eiwitten die het membraan oversteken.

Aminozuursequenties zijn overwegend polair. Transmembranale eiwitten worden gekenmerkt door een segment te bezitten dat rijk is aan alfa -spiraalvormige segmenten. Aquaporins missen echter deze regio's.

Dankzij de huidige technologieën is de structuur van de porina gedetailleerd opgehelderd: het zijn monomeren van 24 tot 30 kDa, die bestaan ​​uit zes spiraalvormige segmenten met twee kleine segmenten die het cytoplasma omringen en via een kleine porie verbinden.

Deze monomeren worden geassembleerd in een groep van vier eenheden, hoewel elk zelfstandig kan werken. In kleine propellers zijn er enkele bewaarde redenen, waaronder de NPA.

In sommige aquoporines gevonden in zoogdieren (AQP4) hogere aggregaties die supramoly -toewijde kristallijne arrangementen vormen.

Om het water te transporteren, is het interieur van het eiwit polair en is de buitenkant apolair, in tegenstelling tot gewone bolvormige eiwitten.

Aquaporins. Bron: Wikimedia Commons

Auporinas -functies

De functie van aquaporines is om water naar het interieur van de cel te transporteren als reactie op een osmotische gradiënt.

Het heeft geen extra sterkte of pompen nodig: het water komt binnen en verlaat de cel door osmose, gemedieerd door aquaporine. Sommige varianten transporteren ook glycerolmoleculen.

Om dit transport uit te voeren en de permeabiliteit voor water aanzienlijk te vergroten, zit het celmembraan vol met aquoporinesmoleculen, in een volgorde van dichtheid van 10.000 vierkante micrometer.

Functies bij dieren

Watertransport is van vitaal belang voor organismen. Laten we het punctuele voorbeeld van de nieren nemen: deze moeten dagelijks enorme hoeveelheden water filteren. Als dit proces niet goed plaatsvindt, zouden de gevolgen fataal zijn.

Kan u van dienst zijn: erytrocyten (rode bloedcellen)

Naast de concentratie van urine zijn aquoporines betrokken bij de algemene homeostase van lichaamsvloeistoffen, in de hersenfunctie, klierafscheiding, huidhydratatie, vruchtbaarheid bij mannen, visie of auditie -alleen om enkele processen biologisch te vermelden-.

In experimenten die bij muizen werden uitgevoerd, werd geconcludeerd dat ze ook deelnemen aan celmigratie, een artikel dat veel weggaat van watertransport.

Functies in planten

Aquaporins zijn meestal divers in het koninkrijk van groenten. In deze organismen bemiddelen ze cruciale processen zoals transpiratie, reproductie of metabolisme.

Bovendien spelen ze een belangrijke rol als een adaptief mechanisme in omgevingen waarvan de omgevingscondities niet optimaal zijn.

Functies in micro -organismen

Hoewel aquaporines aanwezig zijn in micro -organismen, is er nog geen specifieke functie gevonden.

Voornamelijk om twee redenen: de hoge oppervlakte-volumeverhouding van microben is een snelle osmotische balans (onnodig aan aquaporines) en microben deletiestudies hebben geen duidelijk fenotype gegooid.

Er wordt echter gespeculeerd dat aquaporines enige bescherming kunnen bieden tegen opeenvolgende bevriezing en ontdooidebeurten.

Soorten aquaporines

Aquaporins -moleculen zijn bekend in verschillende lijnen, zowel in planten als in dieren als in minder complexe organismen, en deze lijken op elkaar-.

In planten zijn er ongeveer 50 verschillende moleculen geweest, terwijl zoogdieren slechts 13 hebben, verdeeld door verschillende weefsels, zoals het epitheel- en endotheliale weefsel van de nier, long, exocriene klieren en organen gerelateerd aan de vertering.

Kan u van dienst zijn: stereocilios: kenmerken, structuur en functies

Aquaporines kunnen echter ook worden uitgedrukt in weefsels die geen voor de hand liggende en directe relatie hebben met het transport van vloeistoffen in het lichaam, zoals in de astrocyten van het centrale zenuwstelsel en in bepaalde ogen van het oog, zoals het hoornvlies en het ciliaire epitheel.

Er zijn aquaporines zelfs in het schimmelsembraan, van bacteriën (zoals EN. coli) en in de membranen van organellen, zoals chloroplasten en mitochondria.

Medische pathologieën geassocieerd met Aquaporins

Bij patiënten die enig defect hebben in de aquaporine 2 -sequentie die aanwezig is in de niercellen, moeten ze meer dan 20 liter water nemen om gehydrateerd te blijven. In deze medische gevallen is er geen adequate urineconcentratie.

Het tegenovergestelde geval resulteert ook in een interessant klinisch geval: de productie van Aquaporin 2 in overtollige leidt tot het behoud van overmatig vloeistof bij de patiënt.

Tijdens zwangerschapsperioden vindt een toename van de synthese van aquaporines plaats. Dit feit verklaart een gemeenschappelijke vloeistofretentie bij zwangere vrouwen. Evenzo is de afwezigheid van aquaporine 2 gerelateerd aan het verschijnen van bepaalde soorten diabetes.

Referenties

1. Brown, D. De ontdekking van waterkanalen (Aquaporins). Annals of Nutrition and Metabolism.
2. Campbell, a, n., & Reece, j. B. biologie. Pan -Amerikaans medisch redactioneel.
3. Lodish, h. Cellulaire en moleculaire biologie. Pan -Amerikaans medisch redactioneel.
4. Sadava, D., & Purves, w. H. Life: The Science of Biology. Pan -Amerikaans medisch redactioneel.
5. Verkman, a. S. Aquorins in de klinische geneeskunde. Jaaroverzicht van de geneeskunde.