Aquaporins fonksiyonları, yapısı ve çeşitleri



aquaporinler, ayrıca su kanalları olarak da bilinir, biyolojik membranları geçen protein yapılı moleküllerdir. Suyun, hücrelerin içine ve dışına hızlı ve verimli bir şekilde akışını sağlamak ve suyun, fosfolipit çift katmanlarının tipik olduğu hidrofobik kısımları ile etkileşime girmesini önlemekle sorumludurlar..

Bu proteinler bir fıçıya benzer ve esasen helislerden oluşan çok özel bir moleküler yapıya sahiptir. Küçük mikroorganizmalardan, bol oldukları hayvan ve bitkilere kadar, farklı soylarda yaygın olarak dağılırlar..

indeks

  • 1 Tarihsel bakış açısı
  • 2 yapı
  • 3 İşlev
    • 3.1 Hayvanlarda fonksiyonlar
    • 3.2 Bitkilerde fonksiyonlar
    • 3.3 Mikroorganizmalarda fonksiyonlar
  • 4 Çeşitleri
  • 5 Aquaporinlerle ilişkili tıbbi patolojiler
  • 6 Kaynakça

Tarihsel bakış açısı

Fizyoloji ve çözünenlerin membranlar boyunca hareket ettiği mekanizmalarda (aktif ve pasif) temel bir bilgi birikimiyle, suyun taşınmasının herhangi bir problem olmadığını, hücreye basit difüzyonla girip çıkarak çıkmadığını düşünebiliriz..

Bu fikir yıllarca ele alındı. Bununla birlikte, bazı araştırmacılar bazı su taşıma kanallarının varlığını gördüler, çünkü su geçirgenliği yüksek olan bazı hücre tiplerinde (örneğin böbrek gibi), difüzyon, taşımayı açıklamak için yeterli olmayacaktı. su.

Doktor ve araştırmacı Peter Agre, 1992 yılında eritrositlerin zarı ile çalışırken bu protein kanallarını keşfetti. Bu keşif sayesinde 2003 yılında Nobel Ödülü'nü (iş arkadaşlarıyla birlikte) kazandı. Bu ilk akuatike "Aquaporin 1" adı verildi..

yapı

Aquaporinin şekli, zıt yönlerde yönlendirilmiş iki simetrik yarıya sahip olan bir kum saatine benzer. Bu yapı, hücrenin çift lipid membranını geçmektedir.

Aquaporin formunun çok özel olduğunu ve zarı geçen diğer protein türlerine benzemediğini belirtmek gerekir..

Amino asit dizileri ağırlıklı olarak kutupsaldır. Transmembran proteinleri alfa helis segmentleri yönünden zengin bir segmente sahip olmalarıyla karakterize edilir. Bununla birlikte, aquaporinler bu tür bölgelerden yoksundur..

Mevcut teknolojilerin kullanımı sayesinde, porin yapısını detaylı olarak açıklamak mümkün olmuştur: bunlar sitoplazmayı çevreleyen ve küçük bir gözenekle birbirine bağlanmış iki küçük kesime sahip altı helisel parçadan oluşan 24 ila 30 KDa monomerleridir..

Her biri bağımsız çalışabilmesine rağmen, bu monomerler dört ünite halinde toplanır. Küçük pervanelerde, NPA da dahil olmak üzere bazı korunmuş motifler vardır..

Memelilerde bulunan bazı akaporinlerde (AQP4), supramoleküler kristal düzenlemeleri oluşturan daha yüksek agregalar meydana gelir..

Suyu taşımak için, proteinin iç kısmı kutupsal, dış kısmı ise genel küresel proteinlerin aksine apolardır..

fonksiyonlar

Aquaporinlerin işlevi, ozmotik bir gradyana yanıt olarak suyun hücrenin içine taşınmasına aracılık etmektir. Herhangi bir ek kuvvete veya pompalamaya ihtiyaç duymaz: su, hücreye, akaporinin aracılık ettiği ozmoz ile girer ve onu bırakır. Bazı varyantlar ayrıca gliserol molekülleri taşır.

Bu taşımayı gerçekleştirmek ve su geçirgenliğini büyük ölçüde arttırmak için hücre zarı, 10.000 kare mikrometre yoğunluğa sahip bir düzende, aquaporin molekülleri ile doludur..

Hayvanlarda fonksiyonlar

Suyun taşınması organizmalar için hayati öneme sahiptir. Şimdi böbreklerin dakik örneğini alalım: günlük olarak büyük miktarda suyu filtrelemeliler. Bu işlem doğru şekilde gerçekleşmezse, sonuçlar ölümcül olur.

İdrar konsantrasyonuna ek olarak, aquaporinler, vücut sıvılarının genel homeostazında, beyin fonksiyonunda, salgı salgısında, cilt nemlendirmesinde, erkeklerde doğurganlıkta, görme, işitmede rol oynar - sadece birkaç işlemden bahsetmek biyolojik.

Farelerde yapılan deneylerde, su taşımacılığından çok uzak bir rol alan hücre göçüne de katıldıkları sonucuna varılmıştır..

Bitkilerde fonksiyonlar

Aquaporinler bitki krallığında çoğunlukla çeşitlilik gösterir. Bu organizmalarda terleme, üreme, metabolizma gibi önemli işlemlere aracılık eder..

Ayrıca, çevresel koşulları uygun olmayan ortamlarda adaptif bir mekanizma olarak önemli bir rol oynamaktadır..

Mikroorganizmalarda fonksiyonlar

Her ne kadar aquaporinler mikroorganizmalarda mevcut olsa da, belirli bir fonksiyon henüz bulunamamıştır..

Temel olarak iki nedenden ötürü: Mikropların yüksek yüzey hacim oranı hızlı bir ozmotik denge (akvaryumları gereksiz kılan) ve mikrobiyal silme çalışmaları net bir fenotip vermedi.

Bununla birlikte, aquaporinlerin arka arkaya donma ve çözülme olaylarına karşı bir miktar koruma sağlayabileceği, membranlarda su geçirgenliğini düşük sıcaklıklarda tutacağı tahmin edilmektedir.

tip

Aquaporin molekülleri, bitkilerde ve hayvanlarda ve daha az karmaşık organizmalarda, çeşitli soylarda bilinir ve bunlar birbirlerine çok benzemektedir - o zaman evrimin başlarında ortaya çıktıklarını varsayıyoruz..

Bitkilerde, yaklaşık 50 farklı molekül bulundu, memeliler, böbreğin epitelyal ve endotel dokusu, akciğer, ekzokrin bezleri ve sindirim ile ilgili organlar gibi çeşitli dokularla dağıtılan sadece 13'e sahipti..

Bununla birlikte, aquaporinler, merkezi sinir sisteminin astrositleri ve kornea ve siliyer epitel gibi gözün bazı bölgelerinde olduğu gibi vücuttaki sıvıların taşınmasıyla doğrudan ve doğrudan bir ilişkisi olmayan dokularda da ifade edilebilir..

Mantar zarı içinde bakterilerin akuropinleri vardır ( E. coli) ve kloroplast ve mitokondri gibi organellerin zarlarında.

Aquaporinlerle ilişkili tıbbi patolojiler

Böbrek hücrelerinde bulunan aquaporin 2 sekansında bazı kusurları olan hastalarda, kendilerini sulu tutmak için 20 litreden fazla su almaları gerekir. Bu tıbbi durumlarda, yeterli idrar konsantrasyonu yoktur.

Tersi durum ayrıca ilginç bir klinik durumla da sonuçlanır: 2'de fazla aku-vaporin üretimi, hastada aşırı sıvı tutulmasına yol açar..

Hamilelik dönemlerinde, aquaporinlerin sentezinde bir artış vardır. Bu gerçek gelecekteki annelerde sık görülen sıvı tutulmasını açıklar. Benzer şekilde, aquaporin 2'nin yokluğu, belirli bir diyabet tipinin görünümüyle bağlantılı olmuştur..

referanslar

  1. Brown, D. (2017). Su kanallarının keşfi (Aquaporins). Beslenme ve Metabolizmanın Yılanları, 70(Özel Sayı 1), 37-42.
  2. Campbell A, N. ve Reece, J. B. (2005). biyoloji. Editöryal Panamericana Medical.
  3. Lodish, H. (2005). Hücresel ve moleküler biyoloji. Editöryal Panamericana Medical.
  4. Park, W., Scheffler, B.E., Bauer, P.J., ve Campbell, B.T. (2010). Aquaporin genleri familyasının tanımı ve yayladaki pamuktaki ifadeleri (Gossypium hirsutum L.). BMC bitki biyolojisi, 10(1), 142.
  5. Pelagalli, A., Squillacioti, C., Mirabella, N., & Meli, R. (2016). Sağlık ve hastalıkta aquaporinler: Farklı türlerin bağırsaklarına odaklanan genel bakış. Uluslararası moleküler bilimler dergisi, 17(8), 1213.
  6. Sadava, D., & Purves, W.H. (2009). Yaşam: Biyoloji bilimi. Editöryal Panamericana Medical.
  7. Verkman, A.S. (2012). Klinik tıpta aquaporinler. Tıbbın yıllık incelemesi, 63, 303-316.
  8. Verkman, A.S., ve Mitra, A.K. (2000). Aquaporin su kanallarının yapısı ve işlevi. Amerikan Fizyoloji Dergisi-Renal Fizyoloji, 278(1), F13-F28.
  9. Verkman, A.S. (2013). aquaporinler. Güncel biyoloji, 23 (2), R52-5.