AQUAPORINS: PAG-ANDAR, ISTRAKTURA AT URI - BIOLOGY - 2025

Ang mga aquaporins , na kilala rin bilang mga channel ng tubig ay mga proteinaceous molekula na dumadaan sa mga biological membranes. May pananagutan sila sa pag-mediate ng mabilis at mahusay na daloy ng tubig sa loob at labas ng mga selula, na pumipigil sa tubig mula sa pakikipag-ugnay sa mga tipikal na hydrophobic na bahagi ng mga phospholipid bilayers.

Ang mga protina na ito ay kahawig ng isang bariles at may isang napaka partikular na molekular na istraktura, na pangunahin sa mga helice. Sila ay malawak na ipinamamahagi sa iba't ibang mga lahi, kabilang ang mula sa maliit na microorganism hanggang sa mga hayop at halaman, kung saan sila ay sagana.

Pinagmulan: Ni María Quezada Aranda, mula sa Wikimedia Commons

Makasaysayang pananaw

Sa pamamagitan ng isang pangunahing kaalaman sa pisyolohiya at ng mga mekanismo na nag-solute na lumilipat sa pamamagitan ng mga lamad (aktibo at pasibo), maaari nating hulaan na ang transportasyon ng tubig ay hindi magpose ng anumang problema, pagpasok at iwanan ang cell sa pamamagitan ng simpleng pagsasabog.

Ang ideyang ito ay nasa loob ng maraming taon. Gayunpaman, natuklasan ng ilang mga mananaliksik ang pagkakaroon ng ilang mga channel ng transportasyon ng tubig, dahil sa ilang mga uri ng cell na may mataas na pagkamatagusin sa tubig (tulad ng bato, halimbawa), ang pagsasabog ay hindi isang sapat na mekanismo upang maipaliwanag ang transportasyon. Ng tubig.

Ang doktor at mananaliksik na si Peter Agre ay natuklasan ang mga channel ng protina na ito noong 1992, habang nagtatrabaho sa lamad ng mga erythrocytes. Salamat sa pagtuklas na ito, nanalo siya (kasama ang kanyang mga kasamahan), ang Nobel Prize noong 2003. Ang unang aquaporin na ito ay tinawag na "aquaporin 1".

Istraktura

Ang hugis ng aquaporin ay nakapagpapaalaala sa isang hourglass, na may dalawang simetriko na halves na nakatuon sa tapat ng bawat isa. Ang istraktura na ito ay tumatawid sa dobleng lamad ng lamad ng cell.

Dapat itong nabanggit na ang hugis ng aquaporin ay napaka-partikular at hindi kahawig ng anumang iba pang uri ng mga protina-spanning protein.

Ang mga pagkakasunud-sunod ng amino acid ay nakararami na polar. Ang mga protina ng transmembrane ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang segment na mayaman sa alpha helical na mga segment. Gayunpaman, ang mga aquaporins ay kulang sa mga nasabing rehiyon.

Salamat sa paggamit ng mga kasalukuyang teknolohiya, ang istraktura ng porin ay naipalabas nang detalyado: ang mga ito ay monomer mula 24 hanggang 30 KDa na binubuo ng anim na helical na mga segment na may dalawang maliit na mga segment na pumapalibot sa cytoplasm at konektado ng isang maliit na butas.

Ang mga monomer na ito ay tipunin sa isang pangkat ng apat na yunit, bagaman ang bawat isa ay maaaring gumana nang nakapag-iisa. Sa mga maliliit na helice, mayroong ilang mga conservation motif, kabilang ang NPA.

Sa ilang mga aquaporins na natagpuan sa mga mammal (AQP4) mas mataas na mga pagsasama na nagaganap na bumubuo ng mga pagsasaayos ng supramolequal na kristal.

Upang mag-transport ng tubig, ang loob ng protina ay polar at ang labas ay nonpolar, kumpara sa karaniwang globular protein.

Pinagmulan: Sa pamamagitan ng Walang ibinigay na may-akda na nababasa ng may-akda. Ipinagpalagay ni DanielMCR (batay sa mga paghahabol sa copyright). , sa pamamagitan ng Wikimedia Commons

Mga Tampok

Ang papel ng mga aquaporins ay upang maiugnay ang transportasyon ng tubig sa cell bilang tugon sa isang osmotic gradient. Hindi nito kailangan ng karagdagang karagdagang lakas o pumping: ang tubig ay pumapasok at iniwan ang cell sa pamamagitan ng osmosis, na pinapamagitan ng aquaporin. Ang ilang mga variant ay nagdadala din ng mga molekula ng gliserol.

Upang maisagawa ang transportasyong ito at upang madagdagan ang pagkamatagusin sa tubig nang malaki, ang cell lamad ay nakaimpake ng mga molekula ng aquaporin, sa isang order ng density ng 10,000 square micrometer.

Mga function sa mga hayop

Mahalaga ang transportasyon ng tubig para sa mga organismo. Alamin natin ang tukoy na halimbawa ng mga bato: dapat nilang i-filter ang malaking halaga ng tubig araw-araw. Kung ang prosesong ito ay hindi naganap nang maayos, ang mga kahihinatnan ay mamamatay.

Bilang karagdagan sa konsentrasyon sa ihi, ang mga aquaporins ay kasangkot sa pangkalahatang homeostasis ng likido, pag-andar ng utak, pagtatago ng glandula, hydration ng balat, pagkamayabong ng lalaki, paningin, pandinig - banggitin lamang ang ilang mga proseso biological.

Sa mga eksperimento na isinasagawa sa mga daga, napagpasyahan na lumahok din sila sa paglilipat ng cell, isang papel na napakalayo sa transportasyon ng tubig.

Mga function sa mga halaman

Ang mga aquaporins ay kadalasang magkakaiba sa kaharian ng halaman. Ang mga proseso ng krusial tulad ng pawis, pagpaparami, metabolismo ay namamagitan sa mga organismo na ito.

Bilang karagdagan, gumaganap sila ng isang mahalagang papel bilang isang mekanismo ng agpang sa mga kapaligiran na ang mga kondisyon ng kapaligiran ay hindi optimal.

Mga function sa mga microorganism

Bagaman ang mga aquaporins ay naroroon sa mga microorganism, ang isang tukoy na pag-andar ay hindi pa natagpuan.

Pangunahin para sa dalawang kadahilanan: ang mataas na ratio ng ibabaw-sa-dami ng microbes ay nagpapahiwatig ng isang mabilis na osmotic equilibrium (paggawa ng hindi kinakailangang mga aquaporins) at ang mga pag-aaral ng mga pagtanggal sa microbes ay hindi nagbunga ng isang malinaw na phenotype.

Gayunpaman, tinantya na ang mga aquaporins ay maaaring mag-alok ng ilang proteksyon laban sa sunud-sunod na pagyeyelo at pag-lasaw, na pinapanatili ang pagkamatagusin ng tubig sa mga lamad sa mababang temperatura.

Mga Uri

Ang mga molekula ng aquaporin ay kilala mula sa iba't ibang mga linya, pareho sa mga halaman at hayop at sa hindi gaanong kumplikadong mga organismo, at ang mga ito ay malapit na magkatulad - ipinapalagay namin pagkatapos na lumitaw sila nang maaga sa ebolusyon.

Ang ilang mga 50 iba't ibang mga molekula ay natagpuan sa mga halaman, habang ang mga mammal ay mayroon lamang 13, na ipinamamahagi sa iba't ibang mga tisyu, tulad ng epithelial at endothelial tissue ng bato, baga, exocrine glandula at mga organo na may kaugnayan sa panunaw.

Gayunpaman, ang mga aquaporins ay maaari ring ipahiwatig sa mga tisyu na walang malinaw at direktang ugnayan sa transportasyon ng likido sa katawan, tulad ng sa mga astrocytes ng gitnang sistema ng nerbiyos at sa ilang mga rehiyon ng mata, tulad ng cornea at ciliary epithelium.

Mayroong mga aquaporins kahit sa lamad ng fungi, bakterya (tulad ng E. coli) at sa mga lamad ng mga organelles, tulad ng mga chloroplast at mitochondria.

Medikal na mga pathology na nauugnay sa mga aquaporins

Sa mga pasyente na may kakulangan sa pagkakasunud-sunod ng aquaporin 2 na naroroon sa mga selula ng bato, dapat silang uminom ng higit sa 20 litro ng tubig upang manatiling hydrated. Sa mga kasong medikal na ito, walang sapat na konsentrasyon sa ihi.

Ang kabaligtaran na kaso ay nagreresulta din sa isang kawili-wiling klinikal na kaso: ang paggawa ng aquaporin 2 sa labis ay humahantong sa pagpapanatili ng labis na likido sa pasyente.

Sa panahon ng pagbubuntis, mayroong isang pagtaas sa synthesis ng mga aquaporins. Ipinapaliwanag ng katotohanang ito ang karaniwang likas na pagpapanatili ng likido sa umaasang ina. Katulad nito, ang kawalan ng aquaporin 2 ay naka-link sa pagbuo ng isang tiyak na uri ng diabetes.

Mga Sanggunian

1. Kayumanggi, D. (2017). Ang pagtuklas ng mga channel ng tubig (Aquaporins). Mga Annals ng Nutrisyon at Metabolismo, 70 (Suplemento 1), 37-42.
2. Campbell A, N., & Reece, JB (2005). Biology. Editoryal na Médica Panamericana.
3. Lodish, H. (2005). Cellular at molekular na biyolohiya. Editoryal na Médica Panamericana.
4. Park, W., Scheffler, BE, Bauer, PJ, & Campbell, BT (2010). Ang pagkakakilanlan ng pamilya ng aquaporin gen at ang kanilang expression sa upland cotton (Gossypium hirsutum L.). Biology ng BMC ng halaman, 10 (1), 142.
5. Pelagalli, A., Squillacioti, C., Mirabella, N., & Meli, R. (2016). Ang mga aquaporins sa kalusugan at sakit: Isang pangkalahatang ideya na nakatuon sa gat ng iba't ibang mga species. International journal ng mga agham na molekular, 17 (8), 1213.
6. Sadava, D., at Purves, WH (2009). Buhay: Ang Agham ng Biology. Editoryal na Médica Panamericana.
7. Verkman, AS (2012). Ang mga aquaporins sa klinikal na gamot. Taunang pagsusuri ng gamot, 63, 303-316.
8. Verkman, AS, & Mitra, AK (2000). Istraktura at pag-andar ng mga channel ng tubig ng singaw. American Journal of Physiology-Renal Physiology, 278 (1), F13-F28.
9. Verkman, AS (2013). Mga aquaporins. Kasalukuyang biology, 23 (2), R52-5.