Ang hemocyanins ay mga protina na responsable para sa transportasyon ng oxygen sa likidong yugto sa mga invertebrates kasama ang, eksklusibo, arthropod at mollusks. Ang mga hemocyanins sa hemolymph ay nagtutupad ng isang papel na magkakatulad sa hemoglobin sa dugo sa mga ibon at mammal. Gayunpaman, ang kahusayan nito bilang isang conveyor ay mas mababa.
Dahil ang mga hemocyanins ay mga protina na gumagamit ng tanso sa halip na bakal upang ma-trap ang oxygen, nagiging asul sila kapag na-oxidized. Masasabi na ang mga hayop na gumagamit nito ay mga asul na may dugo.
Molekyul ng hemocyanin.
Kami, tulad ng iba pang mga mammal, sa kabilang banda, ay mga pulang dugo. Upang maisagawa ang pagpapaandar na ito, ang bawat molekula ng metalloprotein na ito ay nangangailangan ng dalawang mga atom na tanso para sa bawat kumplikadong oxygen.
Ang isa pang pagkakaiba sa pagitan ng mga hayop na may asul at pula na dugo ay ang paraan ng pagdala ng oxygen. Sa dating, ang hemocyanin ay direktang naroroon sa hemolymph ng hayop. Ang hemoglobin, sa kaibahan, ay dinadala ng mga dalubhasang mga cell na tinatawag na erythrocytes.
Ang ilan sa mga hemocyanins ay kabilang sa mga pinakamahusay na kilala at pinakamahusay na pinag-aralan na mga protina. Mayroon silang malawak na pagkakaiba-iba ng istruktura at napatunayan na maging kapaki-pakinabang sa isang malawak na hanay ng mga medikal at therapeutic na aplikasyon sa mga tao.
Pangkalahatang katangian
Ang pinakamahusay na nailalarawan na hemocyanins ay ang mga na nakahiwalay sa mga mollusks. Ito ay kabilang sa pinakamalaking kilalang mga protina, na may mga molekular na masa mula 3.3 hanggang 13.5 MDa.
Ang mga mollusk hemocyanins ay napakalaking guwang na cast ng multimeric glycoproteins na, gayunpaman, ay maaaring matagpuan na natutunaw sa hemolymph ng hayop.
Ang isa sa mga dahilan ng kanilang mataas na solubility ay ang mga hemocyanins ay may isang ibabaw na may napakataas na negatibong singil. Bumubuo sila ng decamer o multidecamer subunits na nasa pagitan ng 330 at 550 kDa, na binubuo ng halos pitong paralogic functional unit.
Ang isang paralogue gene ay isa na nagmula sa isang genetic na kaganapan sa pagdoble: isang protina ng paralogue ay lumitaw mula sa pagsasalin ng isang gen ng paralogue. Depende sa samahan ng kanilang mga functional domain, ang mga subunit na ito ay nakikipag-ugnay sa bawat isa upang makabuo ng mga decamers, didecamers, at tridecamers.
Ang arthropod hemocyanin, sa kaibahan, ay hexamer. Sa katutubong estado nito ay matatagpuan ito bilang isang integer ng maraming mga hexamers (mula sa 2 x 6 hanggang 8 x 6). Ang bawat subunit ay tumitimbang sa pagitan ng 70 at 75 kDa.
Ang isa pang natatanging katangian ng mga hemocyanins ay ang mga ito ay istruktura at maayos na matatag sa isang medyo malawak na saklaw ng temperatura (mula -20ºC hanggang sa higit sa 90ºC).
Depende sa organismo, ang mga hemocyanins ay maaaring synthesized sa dalubhasang mga organo ng hayop. Sa crustaceans ito ay ang hepatopancreas. Sa iba pang mga organismo, ang mga ito ay synthesized sa mga partikular na cell tulad ng cyanocytes ng chelicerates, o rogocytes ng mga mollusks.
Mga Tampok
Ang pinakamahusay na kilalang pag-andar ng hemocyanins ay may kinalaman sa kanilang pakikilahok sa metabolismo ng enerhiya. Ginagawa ng Hemocyanin ang paghinga ng aerobic sa isang makabuluhang karamihan ng mga invertebrates.
Ang pinakamahalagang reaksyon ng bioenergetic sa mga hayop ay ang paghinga. Sa antas ng cellular, ang paghinga ay nagbibigay-daan sa kinokontrol at sunud-sunod na pag-ubos ng mga molekula ng asukal, halimbawa, upang makakuha ng enerhiya.
Upang maisagawa ang prosesong ito ay nangangailangan ng isang pangwakas na tumatanggap ng elektron, na para sa lahat ng mga hangarin at layunin ay, kahusayan ng par, oxygen. Ang mga protina na responsable para sa pagkuha at transportasyon ay iba-iba.
Marami sa kanila ang gumagamit ng isang komplikadong mga organikong singsing na kumplikado ng bakal upang makihalubilo sa oxygen. Halimbawa, ang Hemoglobin, ay gumagamit ng isang porphyrin (pangkat ng heme).
Ang iba ay gumagamit ng mga metal tulad ng tanso para sa parehong layunin. Sa kasong ito, ang metal ay bumubuo ng mga pansamantalang mga komplikadong may residue ng amino acid ng aktibong site ng protina ng carrier.
Bagaman maraming mga protina ng tanso ang nagpapagal sa mga reaksyon ng oxidative, ang mga hemocyanins ay gumanti sa oxygen na baligtad. Ang oksihenasyon ay naganap sa isang hakbang kung saan ang tanso ay napupunta mula sa estado I (walang kulay) sa estado II na-oxidized (asul).
Nagdadala ito ng oxygen sa hemolymph, kung saan ito ay kumakatawan sa 50 hanggang higit sa 90% ng kabuuang protina. Upang isasaalang-alang ang mahalagang papel na physiological, bagaman may mababang kahusayan, ang hemocyanin ay matatagpuan sa mga konsentrasyon na kasing taas ng 100 mg / mL.
Iba pang mga pag-andar
Ang katibayan na naipon sa mga nakaraang taon ay nagpapahiwatig na ang mga hemocyanins ay nagsisilbi sa iba pang mga pag-andar maliban sa pagkilos bilang mga transportasyon ng oxygen. Ang mga hemocyanins ay nakikilahok sa parehong mga proseso ng homeostatic at physiological. Kabilang dito ang molting, transportasyon ng hormone, osmoregulation, at imbakan ng protina.
Sa kabilang banda, napatunayan na ang mga hemocyanins ay gumaganap ng isang pangunahing papel sa likas na tugon ng immune. Ang Hemocyanin peptides, at mga kaugnay na peptides, ay nagpapakita ng antiviral na aktibidad pati na rin ang aktibidad na phenoloxidase. Ang huling aktibidad na ito, ang respiratory phenoloxidase, ay nauugnay sa mga proseso ng pagtatanggol laban sa mga pathogen.
Ang hemocyanins ay gumaganap din bilang mga protina ng peptide precursor na may aktibidad na antimicrobial at antifungal. Sa kabilang banda, napatunayan na ang ilang mga hemocyanins ay may di-tiyak na intrinsikong antiviral na aktibidad.
Ang aktibidad na ito ay hindi cytotoxic sa hayop mismo. Sa paglaban sa iba pang mga pathogen, ang mga hemocyanins ay maaaring magpalubha sa pagkakaroon ng, halimbawa, bakterya at ihinto ang impeksyon.
Mahalaga rin na tandaan na ang mga hemocyanins ay nakikilahok sa paggawa ng mga reaktibo na species ng oxygen (ROS). Ang ROS ay mga pangunahing molekula sa paggana ng immune system, pati na rin sa mga tugon sa mga pathogens sa lahat ng mga eukaryotes.
Aplikasyon
Ang mga hemocyanins ay malakas na immunostimulant sa mga mammal. Para sa kadahilanang ito, ginamit na sila bilang mga hypoallergenic transporters ng mga molekula na hindi mapukaw ang isang immune response sa pamamagitan ng kanilang mga sarili (haptens).
Sa kabilang banda, ginamit din sila bilang mahusay na mga transporter ng mga hormone, gamot, antibiotics at mga lason. Sinubukan din ang mga ito bilang mga potensyal na antiviral compound at bilang mga kasama sa mga kemikal na terapiya laban sa kanser.
Sa wakas, mayroong katibayan na ang mga hemocyanins mula sa ilang mga crustacean ay may aktibidad na antitumor sa ilang mga sistema ng eksperimentong hayop. Ang mga paggamot sa kanser na nasubok ay kasama ang mga pantog, obaryo, dibdib, atbp.
Mula sa isang istruktura at functional point of view, ang mga hemocyanins ay may sariling mga katangian na ginagawang perpekto sa kanila para sa pagbuo ng mga bagong biological nanomaterial. Ginamit ang mga ito, halimbawa, sa henerasyon ng mga electrochemical biosensors na may malaking tagumpay.
Mga Sanggunian
- Abid Ali, S., Abbasi, A. (011) Scorpion hemocyanin: Ang asul na dugo. DM Verlag Dr Müller, Alemanya.
- Mga coates, CJ, Nairn, J. (2014) Diverse na pag-andar ng immune ng mga hemocyanins. Development at Comparative Immunology, 45: 43-55.
- Kato, S., Matsui, T., Gatsogiannis, C., Tanaka, Y. (2018) Molluscan hemocyanin: istruktura, ebolusyon, at pisyolohiya. Mga Review sa Biophysical, 10: 191-202.
- Metzler, D. (2012) Biochemistry: Ang kemikal na reaksyon ng mga nabubuhay na cells. Elsevier, NY, USA.
- Yang, P., Ikaw, J., Li, F., Fei, J., Feng, B., He, X. Zhou, J. (2013) Electrochemical biosensing platform batay sa isang hemocyanin- NP - carbon black hybrid nano -composite na pelikula. Mga Paraan ng Analytical, 5: 3168-3171.
- Zanjani, NT, Saksena, MM, Dehghani, F., Cunningham, AL (2018) Mula sa karagatan hanggang sa kama: ang therapeutic potensyal ng mga molluscan hemocyanins. Kasalukuyang Chemical Chemistry, 25: 2292-2303.