Det aquaporiner, Også kendt som vandkanaler, de er molekyler af protein-karakter, der krydser biologiske membraner. De er ansvarlige for at formidle den hurtige og effektive strøm af vand ind og ud af cellerne, hvilket forhindrer vand i at interagere med de typiske hydrofobe dele af phospholipid-dobbeltlagene..
Disse proteiner ligner en tønde og har en meget særlig molekylær struktur, der hovedsageligt består af helixer. De er bredt fordelt i forskellige slægter, herunder fra små mikroorganismer til dyr og planter, hvor de er rigelige..
Artikelindeks
Med en grundlæggende viden inden for fysiologi og i de mekanismer, som opløste stoffer bevæger sig gennem membraner (aktive og passive), kunne vi gætte på, at vandtransport ikke udgør noget problem ved at komme ind og forlade cellen ved simpel diffusion.
Denne idé har eksisteret i mange år. Imidlertid opdagede nogle forskere eksistensen af en eller anden vandtransportkanal, da diffusion ikke ville være en tilstrækkelig mekanisme til at forklare transport af vand i visse celletyper med høj permeabilitet over for vand (som f.eks. Nyren)..
Lægen og forskeren Peter Agre opdagede disse proteinkanaler i 1992, mens de arbejdede med membranen af erytrocytter. Takket være denne opdagelse vandt han (sammen med sine kolleger) Nobelprisen i 2003. Denne første aquaporin fik navnet "aquaporin 1".
Formen af aquaporin minder om et timeglas med to symmetriske halvdele orienteret overfor hinanden. Denne struktur krydser cellens dobbelte lipidmembran.
Det er værd at nævne, at formen af aquaporin er meget særlig og ikke ligner nogen anden type membranomspændende proteiner..
Aminosyresekvenserne er overvejende polære. Transmembrane proteiner er kendetegnet ved at have et segment rig på alfa-spiralformede segmenter. Imidlertid mangler aquaporiner sådanne regioner..
Takket være brugen af nuværende teknologier er porinens struktur blevet belyst i detaljer: de er monomerer fra 24 til 30 KDa, der består af seks spiralformede segmenter med to små segmenter, der omgiver cytoplasmaet og er forbundet med en lille pore..
Disse monomerer er samlet i en gruppe på fire enheder, skønt hver enkelt kan fungere uafhængigt. I små propeller er der nogle konserverede motiver, herunder NPA.
I nogle aquaporiner, der findes i pattedyr (AQP4), forekommer højere aggregeringer, der danner supramolequal krystalarrangementer.
For at transportere vand er indersiden af proteinet polært, og det udvendige er upolært i modsætning til almindelige kugleproteiner..
Aquaporins rolle er at formidle transporten af vand ind i cellen som reaktion på en osmotisk gradient. Det behøver ikke yderligere kraft eller pumpning: vandet kommer ind i og forlader cellen ved osmose, medieret af aquaporin. Nogle varianter bærer også glycerolmolekyler.
For at udføre denne transport og øge permeabiliteten for vand i det væsentlige er cellemembranen fuld af aquaporinmolekyler i en densitetsrækkefølge på 10.000 kvadrat mikrometer..
Vandtransport er afgørende for organismer. Tag det specifikke eksempel på nyrerne: de skal filtrere enorme mængder vand hver dag. Hvis denne proces ikke finder sted ordentligt, vil konsekvenserne være fatale.
Ud over urinkoncentration er aquaporiner involveret i kropsvæskehomeostase, hjernefunktion, kirteludskillelse, hudhydrering, mandlig fertilitet, syn, hørelse - bare for at nævne et par biologiske processer.
I eksperimenter udført på mus blev det konkluderet, at de også deltager i cellevandring, en rolle der er langt væk fra vandtransport.
Aquaporiner er for det meste forskellige i planteriget. Afgørende processer som sved, reproduktion, stofskifte medierer i disse organismer.
Derudover spiller de en vigtig rolle som en adaptiv mekanisme i miljøer, hvis miljøforhold ikke er optimale..
Selvom aquaporiner er til stede i mikroorganismer, er en specifik funktion endnu ikke fundet.
Hovedsageligt af to grunde: mikrobernes høje overflade-til-volumen-forhold antager en hurtig osmotisk ligevægt (hvilket gør aquaporiner unødvendige) og studier af sletninger i mikrober har ikke givet en klar fænotype.
Det spekuleres imidlertid i, at aquaporiner kan tilbyde en vis beskyttelse mod successive frysnings- og optøningshændelser, idet vandets permeabilitet opretholdes i membranerne ved lave temperaturer..
Aquaporin-molekyler kendes fra forskellige slægter, både i planter og dyr såvel som i mindre komplekse organismer, og disse ligner meget hinanden - vi antager dengang, at de dukkede op tidligt i evolutionen.
I planter er der fundet omkring 50 forskellige molekyler, mens pattedyr kun har 13, fordelt gennem forskellige væv, såsom epitel- og endotelvæv i nyrerne, lunge, eksokrine kirtler og organer relateret til fordøjelsen..
Imidlertid kan aquaporiner også udtrykkes i væv, der ikke har et indlysende og direkte forhold til væsketransport i kroppen, såsom i astrocytter i centralnervesystemet og i visse områder af øjet, såsom hornhinden og ciliærepitel..
Der er akvaporiner, selv i svampemembranen, bakterier (såsom E coli) og i organelmembraner, såsom kloroplaster og mitokondrier.
Hos patienter, der har en defekt i sekvensen af aquaporin 2, der findes i nyreceller, skal de drikke mere end 20 liter vand for at forblive hydreret. I disse medicinske tilfælde er der ingen tilstrækkelig urinkoncentration..
Det modsatte tilfælde resulterer også i et interessant klinisk tilfælde: produktionen af aquaporin 2 i overskud fører til tilbageholdelse af overdreven væske hos patienten.
Under graviditet er der en stigning i syntesen af aquaporiner. Denne kendsgerning forklarer den almindelige væskeretention hos forventede mødre. Tilsvarende har fraværet af aquaporin 2 været forbundet med udseendet af en bestemt type diabetes.
Endnu ingen kommentarer