Aquaporine

Aquaporine sind Proteinkanäle, die Poren in Zellmembranen bilden, um Wasser zu transportieren. Quelle: Wikimedia Commons

Was sind Aquaporine??

Der Aquaporine, Auch als Wasserkanäle bekannt, sind sie Proteinmoleküle, die biologische Membranen überschreiten. Sie sind für die Vermittlung des schnellen und effizienten Wasserflusses innerhalb und außerhalb der Zellen verantwortlich und verhindern, dass Wasser mit den typischen hydrophoben Teilen von Phospholipiddoppelschichten interagiert.

Diese Proteine ​​ähneln einem Lauf und haben eine ganz bestimmte molekulare Struktur, die hauptsächlich aus Propeller besteht. Sie sind in verschiedenen Abstammungslinien weit verbreitet, auch von kleinen Mikroorganismen bis hin zu Tieren und Pflanzen, wo sie reichlich vorhanden sind.

Historische Perspektive

Mit Grundkenntnissen in der Physiologie und in den Mechanismen, die gelöste Stoffe durch Membranen (aktiv und passiv) bewegen, könnten wir intuitiv, dass der Transport von Wasser kein Problem ist, indem wir die Zelle durch einfache Verbreitung betreten und verlassen.

Diese Idee wurde für viele Jahre behandelt. Einige Forscher entdeckten jedoch die Existenz eines Wassertransportkanals, da die Diffusion in bestimmten Zelltypen mit hohen Wasserdurchlässigkeit (z.

Der Doktor und Forscher Peter Agort (1949) entdeckte diese Proteinkanäle 1992, als er mit der Erythrozytenmembran arbeitete.

Dank dieser Entdeckung gewann er (zusammen mit seinen Kollegen) den Nobelpreis im Jahr 2003. Diese erste Aquaporina hieß "Aquaporina 1".

Struktur

Die Aquaporinform erinnert eine Sanduhr, mit zwei symmetrischen Hälften, die auf die entgegengesetzte Weise ausgerichtet sind. Diese Struktur überschreitet die doppelte Lipidmembran der Zelle.

Kann Ihnen dienen: APUD -System: Eigenschaften, Struktur, Funktionen

Es sollte erwähnt werden, dass die Form von Aquaporin sehr speziell ist und keine anderen Arten von Proteinen ähnelt, die die Membran überqueren.

Aminosäuresequenzen sind überwiegend polar. Transmembranale Proteine ​​sind durch Besitz eines Segments, das reich an Alpha -Helikern besitzt. Aquaporinen fehlen jedoch diese Regionen.

Dank der aktuellen Technologien wurde die Struktur der Porina ausführlich aufgeklärt: Sie sind Monomere von 24 bis 30 kDa, die aus sechs helikalen Segmenten mit zwei kleinen Segmenten bestehen, die das Zytoplasma umgeben und durch eine kleine Pore verbinden.

Diese Monomere werden in einer Gruppe von vier Einheiten zusammengestellt, obwohl jeder unabhängig arbeiten kann. In kleinen Propellern gibt es einige erhaltene Gründe, einschließlich der NPA.

In einigen Aquoporinen, die in Säugetieren (AQP4) höhere Aggregationen gefunden wurden, die supramolische kristalline Anordnungen bilden.

Um das Wasser transportieren.

Aquaporine. Quelle: Wikimedia Commons

Auporininas Funktionen

Die Funktion von Aquaporinen besteht darin, Wasser als Reaktion auf einen osmotischen Gradienten in das Innere der Zelle zu transportieren.

Es benötigt keine zusätzliche Festigkeit oder Pumpe: Das Wasser tritt ein und verlässt die Zelle durch Osmose, die durch Aquaporin vermittelt wird. Einige Varianten transportieren auch Glycerolmoleküle.

Um diesen Transport durchzuführen und die Durchlässigkeit des Wassers erheblich zu erhöhen.000 Quadratmikrometer.

Funktionen bei Tieren

Der Wassertransport ist für Organismen von entscheidender Bedeutung. Nehmen wir das pünktliche Beispiel der Nieren: Diese müssen täglich immense Wassermengen filtern. Wenn dieser Prozess nicht ordnungsgemäß auftritt, wären die Folgen fatal.

Kann Ihnen dienen: Erythrozyten (rote Blutkörperchen)

Zusätzlich zur Konzentration von Urin sind Aquoporine an der allgemeinen Homöostase von Körperflüssigkeiten, an Gehirnfunktionen, Drüsensekretion, Hauthauthydratation, Fruchtbarkeit bei Männern, Sehvermögen oder Vorsprechen -nur einige Prozesse biologisch erwähnt-.

In Experimenten, die bei Mäusen durchgeführt wurden.

Funktionen in Pflanzen

Aquaporine sind im Königreich von Gemüse größtenteils vielfältig. In diesen Organismen vermitteln sie wichtige Prozesse wie Schweiß, Fortpflanzung oder Stoffwechsel.

Darüber hinaus spielen sie eine wichtige Rolle als adaptiver Mechanismus in Umgebungen, deren Umgebungsbedingungen nicht optimal sind.

Funktionen in Mikroorganismen

Obwohl Aquaporine in Mikroorganismen vorhanden sind, wurde eine spezifische Funktion noch nicht gefunden.

Hauptsächlich aus zwei Gründen: das Verhältnis von Mikroben mit hohem Oberflächenvoluma ist ein schnelles osmotisches Gleichgewicht (für Aquaporine nicht erforderlich) und Mikroben-Deletionsstudien haben keinen klaren Phänotyp geworfen.

Es wird jedoch spekuliert, dass Aquaporine einen gewisses Schutz vor aufeinanderfolgenden Gefrier- und Abtühlenereignissen bieten können, wodurch die Durchlässigkeit von Wasser in den Membranen bei niedrigen Temperaturen aufrechterhalten wird.

Arten von Aquaporinen

Aquaporinemoleküle sind in verschiedenen Linien sowohl in Pflanzen als auch in Tieren und in weniger komplexen Organismen bekannt-.

In Pflanzen gab es ungefähr 50 verschiedene Moleküle, während Säugetiere nur 13 von verschiedenen Geweben verteilt sind, wie das epitheliale und endotheliale Gewebe der Nieren, Lungen, exokrinen Drüsen und Organe im Zusammenhang mit Verdauung.

Kann Ihnen dienen: Stereozilios: Eigenschaften, Struktur und Funktionen

Aquaporine können jedoch auch in Geweben ausgedrückt werden, die keine offensichtliche und direkte Beziehung zum Transport von Flüssigkeiten im Körper haben, wie in den Astrozyten des Zentralnervensystems und in bestimmten Regionen des Auges, wie der Hornhaut und der Ziliarpithel.

Es gibt auch in der Pilzmembran von Bakterien Aquaporine (wie z UND. coli) und in den Membranen von Organellen wie Chloroplasten und Mitochondrien.

Medizinische Pathologien im Zusammenhang mit Aquaporinen

Bei Patienten, die in der in den Nierenzellen vorhandenen Aquaporin 2 -Sequenz einen gewissen Defekt haben, sollten sie mehr als 20 Liter Wasser einnehmen, um hydratisiert zu bleiben. In diesen medizinischen Fällen gibt es keine ausreichende Urinkonzentration.

Der entgegengesetzte Fall führt auch zu einem interessanten klinischen Fall: Die Produktion von Aquaporin 2, das überschüssig ist.

In Schwangerschaftszeiten findet ein Anstieg der Synthese von Aquaporinen statt. Diese Tatsache erklärt die häufige Flüssigkeitsretention bei schwangeren Frauen. In ähnlicher Weise wurde das Fehlen von Aquaporin 2 mit dem Auftreten bestimmter Arten von Diabetes zusammenhängen.

Verweise

1. Brown, d. Die Entdeckung von Wasserkanälen (Aquaporine). Annalen der Ernährung und des Stoffwechsels.
2. Campbell, a, n., & Reece, J. B. Biologie. Pan -American Medical Editorial.
3. Lodisch, h. Zell- und Molekularbiologie. Pan -American Medical Editorial.
4. Sadava, d., & Purves, w. H. Leben: Die Wissenschaft der Biologie. Pan -American Medical Editorial.
5. Verkman, a. S. Aquorine in der klinischen Medizin. Jährliche Überprüfung der Medizin.