Акуапоринс функције, структура и типови



Тхе аквапорини, такође познати као водени канали, су молекули протеинске природе који прелазе биолошке мембране. Они су одговорни за посредовање брзог и ефикасног протока воде у и из ћелија, спречавајући интеракцију воде са хидрофобним деловима типичним за фосфолипидне двослојеве..

Ови протеини наликују бачви и имају веома специфичну молекуларну структуру, састављену углавном од спирале. Они су широко распрострањени у различитим линијама, укључујући и од малих микроорганизама до животиња и биљака, гдје су у изобиљу.

Индек

  • 1 Историјска перспектива
  • 2 Структура
  • 3 Функције
    • 3.1 Функције у животињама
    • 3.2 Функције у биљкама
    • 3.3 Функције у микроорганизмима
  • 4 Типови
  • 5 Медицинске патологије повезане са аквапоринима
  • 6 Референце

Хисторицал перспецтиве

Са основном разумевању у физиологије и механизмима који се крећу растворе кроз мембрану (активне и пасивне), можемо осетити да је водни транспорт не представља проблем, и из ћелије простом дифузијом.

Ова идеја је успела дуги низ година. Међутим, неки истраживачи угледа постојање било каквог транспорта воде канала, јер се у одређеним типовима ћелија са високим пермеабилитиес у воду (као што су бубрег, на пример), дифузија није довољан механизам да објасни превоз вода.

Доктор и истраживач Петер Агре открили су ове протеинске канале 1992. године, док су радили са мембраном еритроцита. Захваљујући овом открићу, освојио је (заједно са својим колегама) Нобелову награду 2003. године. Овај први акуапорин назван је "Акуапорин 1"..

Структура

Облик аквапорина подсећа на пешчани сат, са две симетричне половине оријентисане у супротним правцима. Ова структура прелази двоструку липидну мембрану ћелије.

Потребно је напоменути да је облик аквапорина веома специфичан и не личи ни на један други тип протеина који прелазе мембрану.

Аминокиселинске секвенце су претежно поларне. Трансмембрански протеини се карактеришу тиме што имају сегмент богат алфа хеликсним сегментима. Међутим, аквапорини недостају такви региони.

Захваљујући коришћењу актуелне технологије, било је могуће детаљно разјаснити структуру Порин: мономери су од 24 до 30 кДа састоји од шест хелицоидс сегментес два мала сегмента окружују цитоплазме и повезани малим поре.

Ови мономери су састављени у групу од четири јединице, иако свака може да ради независно. Код малих пропелера постоје неки конзервирани мотиви, укључујући и НПА.

Код неких аквапорина који се налазе у сисарима (АКП4) појављују се веће агрегације које формирају супрамолекуларне кристалне аранжмане.

Да би се транспортовала вода, унутрашњост протеина је поларна, а спољашња је аполарна, супротно уобичајеним глобуларним протеинима.

Функције

Функција аквапорина је да посредује транспорт воде у унутрашњост ћелије као одговор на осмотски градијент. Није потребна никаква додатна сила или пумпање: вода улази и излази из ћелије осмозом, посредована аквапорином. Неке варијанте такође носе молекуле глицерола.

Да би се овај транспорт извршио и повећала пропусност воде, ћелијска мембрана је препуна молекула аквапорина, реда густине од 10.000 квадратних микрометара.

Функције у животињама

Транспорт воде је виталан за организме. Узмимо тачан пример бубрега: они би дневно требали филтрирати огромне количине воде. Ако се овај процес не деси правилно, посљедице би биле фаталне.

Осим концентрације урина, аквапорини су укључени у укупном хомеостазу телесних течности у функцији мозга, лучење жлезда, хидратација коже, мушке плодности, вида, слуха да поменемо само неке процесе биолошки.

У експериментима који су изведени на мишевима, закључено је да они такође учествују у миграцији ћелија, улози која је далеко од воденог транспорта.

Функције у биљкама

Акуапорини су углавном разноврсни у биљном царству. У овим организмима посредују кључни процеси као што су знојење, репродукција, метаболизам.

Поред тога, они играју важну улогу као адаптивни механизам у окружењима чији услови животне средине нису оптимални.

Функције у микроорганизмима

Иако су акапорини присутни у микроорганизмима, специфична функција још није пронађена.

Углавном из два разлога: високи омјер микроорганизама у површинском волумену претпоставља брзу осмотску равнотежу (чинећи аквапорине непотребним), а студије о микробиолошким делецијама нису дале јасан фенотип.

Међутим, спекулише се да аквапорини могу понудити одређену заштиту од узастопних смрзавања и одмрзавања, одржавајући пропусност воде у мембранама на ниским температурама..

Типови

Акуапорин молекули су познати у различитим линијама, како у биљкама и животињама, тако иу мање сложеним организмима, и они су веома слични једни другима - претпостављамо да су се они појавили у раној фази еволуције..

Биљке фоунд у око 50 различитих молекула, док сисари поседују само 13, дистрибуирати разним ткивима укључујући ендотелијалне епителног ткива и бубрег, плућа, егзокрине жлезде и органи за варење.

Међутим, аквапорини такође изражени у ткивима која немају очигледан и директну везу са транспорт течности у телу, као у астроцитима централног нервног система и у одређеним регионима ока, попут рожњаче и цилијарну епитела.

У мембрани гљива налазе се аквапорини (бактерије) Е. цолии на мембранама органела, као што су хлоропласти и митохондрији.

Медицинске патологије повезане са аквапоринима

Код пацијената који имају неки дефект у низу аквапорина 2 који се налази у ћелијама бубрега, они морају да узму више од 20 литара воде да би били хидрирани. У овим медицинским случајевима нема адекватне концентрације урина.

Супротан случај такође доводи до занимљивог клиничког случаја: производња вишка аквапорина 2 доводи до прекомерног задржавања течности у пацијенту.

Током периода трудноће долази до повећања синтезе аквапорина. Ова чињеница објашњава задржавање течности која је честа код будућих мајки. Слично томе, одсуство аквапорина 2 повезано је са појавом одређеног типа дијабетеса.

Референце

  1. Бровн, Д. (2017). Откриће водених канала (Акуапоринс). Анналс оф Нутритион анд Метаболисм, 70(Суппл 1), 37-42.
  2. Цампбелл А, Н., & Рееце, Ј. Б. (2005). Биологи. Едиториал Панамерицана Медицал.
  3. Лодисх, Х. (2005). Ћелијска и молекуларна биологија. Едиториал Панамерицана Медицал.
  4. Парк, В., Сцхеффлер, Б.Е., Бауер, П.Ј., & Цампбелл, Б.Т. (2010). Идентификација породице гена аквапорина и њихова експресија у брдском памуку (Госсипиум хирсутум Л.). БМЦ биљна биологија, 10(1), стр.
  5. Пелагалли, А., Скуиллациоти, Ц., Мирабелла, Н., & Мели, Р. (2016). Акуапоринс у здрављу и болести: Преглед који се фокусира на цријева различитих врста. Међународни часопис за молекуларне науке, 17(8), 1213.
  6. Садава, Д., & Пурвес, В. Х. (2009). Живот: Наука о биологији. Едиториал Панамерицана Медицал.
  7. Веркман, А.С. (2012). Аквапорини у клиничкој медицини. Годишњи преглед медицине, 63, 303-316.
  8. Веркман, А.С., & Митра, А.К. (2000). Структура и функција аквапорин водених канала. Америцан Јоурнал оф Пхисиологи-Ренал Пхисиологи, 278(1), Ф13-Ф28.
  9. Веркман, А.С. (2013). Акуапоринс. Цуррент биологи, 23 (2), Р52-5.