אקוורינים פונקציות, מבנה וסוגים

ה אקוורינים, הידוע גם בשם ערוצי מים, הן מולקולות של חלבון טבע לחצות את הקרומים הביולוגיים. הם אחראים לתיווך זרימת המים המהירה והיעילה בתוך התאים ומחוצה להם, דבר המונע מהמים ליצור אינטראקציה עם המנות הידרופוביות האופייניות לשכבות פוספוליפידים..

חלבונים אלה דומים לחבית ויש להם מבנה מולקולרי מסוים, המורכב בעיקר מחלבונים. הם מופצים באופן נרחב בשושלות שונות, כולל מיקרואורגניזמים קטנים לבעלי חיים וצמחים, שם הם בשפע.

אינדקס

• 1 נקודת מבט היסטורית
• מבנה
• 3 פונקציות
  • 3.1 תפקידים בבעלי חיים
  • 3.2 פונקציות בצמחים
  • 3.3 תפקודים במיקרואורגניזמים
• 4 סוגים
• 5 פתולוגיות רפואיות הקשורות לאקוורינים
• 6 הפניות

נקודת מבט היסטורית

עם הבנה בסיסית בפיזיולוגיה המנגנונים לנוע מומסים דרך הממברנה (אקטיבי ופסיבי), נוכל לחוש כי הובלת המים אינה בעיה, ומתוך התא על ידי דיפוזיה פשוטה.

רעיון זה טופל במשך שנים רבות. עם זאת, כמה חוקרים ראו את קיומו של ערוץ תעלות מים, שכן בסוגי תאים מסוימים עם חדירות מים גבוהה (כגון הכליה, למשל), דיפוזיה לא תהיה מספקת מספיק כדי להסביר את התחבורה של מים.

הרופא והחוקר פיטר אגרה גילו את ערוצי החלבונים הללו בשנת 1992, תוך כדי עבודה עם הממברנה של אריתרוציטים. הודות לגילוי זה, הוא זכה (יחד עם עמיתיו), פרס נובל בשנת 2003. זה אקופורין הראשון נקרא "Aquaporin 1".

מבנה

צורת האקווריום דומה לזו של שעון חול, עם שני חצאי סימטריים מכוונים בכיוונים מנוגדים. מבנה זה חוצה את קרום השומנים הכפול של התא.

יש לציין כי טופס aquaporin הוא מאוד ספציפי ואינו דומה כל סוג אחר של חלבונים לחצות את הממברנה.

חומצות אמינו רצפים הם בעיקר קוטבי. חלבונים טרנסממברני מאופיינים על ידי בעל קטע עשיר קטעים הסליל אלפא. עם זאת, aquaporins חסרים אזורים כאלה.

בזכות שימוש בטכנולוגיות נוכחיות, זה כבר אפשרי להבהיר בפירוט את המבנה של Porin: מונומרים הם מ 24 ל 30 kDa מורכב משישה helicoids segmentes שני מקטעים קטנים המקיפים את הציטופלסמה ומחוברים על ידי נקבובי קטנה.

מונומרים אלה הם התאספו לקבוצה של ארבע יחידות, אם כי כל אחד יכול לפעול באופן עצמאי. בדחפים קטנים יש כמה מוטיבים משומרים, כולל ה- NPA.

בחלק אקואורינים שנמצאו יונקים (AQP4) צבירה גבוהה יותר כי הטופס הסדרים גבישית supramolecular להתרחש.

כדי להעביר מים, הפנים של החלבון הוא קוטבי החיצוני הוא אפולרי, בניגוד חלבונים גלובליים נפוצים.

פונקציות

הפונקציה של aquaporins היא לתווך הובלה של מים אל פנים התא בתגובה לשיפוע אוסמוטי. זה לא צריך שום סוג של כוח נוסף או שאיבה: מים נכנס ויוצא התא על ידי אוסמוזה, בתיווך אקואפורן. כמה גרסאות גם לשאת מולקולות גליצרול.

כדי לבצע את הטרנספורט ולהגדיל את חדירות המים באופן משמעותי, קרום התא מלא במולקולות אקופורין, בסדר גודל של 10,000 מיקרומטר מרובע.

תפקידים בבעלי חיים

הובלת המים חיונית לאורגניזמים. בואו ניקח את הדוגמה הדייקנית של הכליות: הם צריכים לסנן כמויות עצומות של מים מדי יום. אם תהליך זה אינו מתרחש כראוי, התוצאות יהיו קטלניות.

בנוסף לריכוז השתן, אקוורינים מעורבים בהומיאוסטזיס הכללית של נוזלי הגוף, תפקוד המוח, הפרשת הבלוטות, הידרציה בעור, פוריות בזכרים, ראייה, שמיעה - רק כמה תהליכים ביולוגי.

בניסויים שבוצעו בעכברים, זה הגיע למסקנה כי הם גם להשתתף בתא הגירה, תפקיד כי הוא רחוק מן התחבורה במים.

פונקציות בצמחים

אקוורינים הם בעיקר מגוונים בממלכת הצמח. באורגניזמים אלה מתווכים תהליכים חיוניים כגון זיעה, רבייה, חילוף חומרים.

בנוסף, הם ממלאים תפקיד חשוב כמנגנון הסתגלות בסביבות שתנאי הסביבה שלהם אינם אופטימליים.

פונקציות מיקרואורגניזמים

למרות אקוורינים נמצאים מיקרואורגניזמים, פונקציה מסוימת עדיין לא נמצא.

בעיקר משתי סיבות: יחס נפח גבוה של חיידקים מניח שיווי משקל אוסמוטי מהיר (ביצוע aquaporins מיותר) ומחקרים על מחיקות מיקרוביאלית לא הניב פנוטיפ ברור.

עם זאת, הוא העריך כי aquaporins יכול להציע הגנה מסוימת מפני הקפאה רצופה ואירועים מפשיר, שמירה על חדירות המים בקרום בטמפרטורות נמוכות.

סוגים

מולקולות אקוופורין ידועות בשושלות שונות, הן בצמחים והן בבעלי חיים ובאורגניזמים פחות מורכבים, ואלה דומים זה לזה - אנו מניחים כי הם הופיעו מוקדם באבולוציה.

צמחים הנמצאים על 50 מולקולות שונות, בעוד יונקים להחזיק רק 13, מופץ על ידי רקמות שונות כולל רקמת האפיתל האנדותל כליות, ריאות, בלוטות אקסוקרינית ואיברים הקשורים לעיכול.

עם זאת, aquaporins באים לידי ביטוי גם ברקמות שאין להם קשר ברור וישיר עם להובלת נוזלים בגוף, כמו האסטרוציטים מרכזי במערכת העצבים באזורים מסוימים של העין, כגון הקרנית אפיתל ריסי.

יש aquaporins למעלה קרום פטרייתי, של חיידקים (כמו E. coli) ובקרום האברונים, כגון כלורופלסטים ומיטוכונדריה.

הפתולוגיות רפואיות הקשורות לאקוורינים

בחולים עם פגם כלשהו ברצף של אקווריום 2 הנוכחי בתאי הכליה, הם חייבים לקחת יותר מ -20 ליטר מים כדי לשמור על עצמם hydrated. במקרים רפואיים אלה, אין ריכוז נאות של שתן.

המקרה ההפוך גם גורם מקרה קליני מעניין: ייצור של עודף aquaporin 2 מוביל החזקת נוזלים מוגזמת של המטופל.

בתקופות של הריון, יש עלייה בסינתזה של aquaporins. עובדה זו מסבירה את החזקת הנוזלים הנפוצה באמהות לעתיד. באופן דומה, היעדר aquaporin 2 כבר מקושר למראה של סוג מסוים של סוכרת.

הפניות

1. Brown, D. (2017). גילוי של תעלות מים (Aquaporins). תולדות תזונה ומטבוליזם, 70(הספקה 1), 37-42.
2. Campbell A, N., & Reece, J. B. (2005). ביולוגיה. עריכה פנמריקנה רפואי.
3. Lodish, H. (2005). ביולוגיה תאית ומולקולרית. עריכה פנמריקנה רפואי.
4. Park, W., Scheffler, B.E., Bauer, P.J, & Campbell, B.T. (2010). זיהוי המשפחה של גנים aquaporin ואת הביטוי שלהם כותנה upland (Gossypium hirsutum ל). BMC ביולוגיה צמח, 10(1), 142.
5. Pelagalli, A., Squillacioti, C., Mirabella, N., & Meli, R. (2016). אקוורינים בבריאות ובמחלות: סקירה המתמקדת במעיים של מינים שונים. כתב עת בינלאומי של מדעי המולקולה, 17(8), 1213.
6. Sadava, D., & Purves, W. H. (2009). החיים: מדע הביולוגיה. עריכה פנמריקנה רפואי.
7. Verkman, A. S. (2012). אקוורינים ברפואה קלינית. סקירה שנתית של הרפואה, 63, 303-316.
8. ורקמן, א 'ס', מיטרה, א 'ק' (2000). מבנה ותפקוד של תעלות מים באקווריום. American Journal of Physiology - פיזיולוגיה כלית, 278(1), F13-F28.
9. Verkman, A.S. (2013). אקוורינים. ביולוגיה נוכחית, 23 (2), R52-5.