Aquaporins

Aquaporinas são canais de proteína que formam poros nas membranas celulares para transportar água. Fonte: Wikimedia Commons

O que são aquaporins?

As Aquaporins, Também conhecidos como canais de água, são moléculas de proteína que cruzam membranas biológicas. Eles são responsáveis ​​por medir o fluxo de água rápido e eficiente dentro e fora das células, impedindo que a água interaja com as porções hidrofóbicas típicas de bicamadas de fosfolipídios.

Essas proteínas se assemelham a um barril e têm uma estrutura molecular muito particular, composta principalmente por hélice. Eles são amplamente distribuídos em diferentes linhagens, inclusive de pequenos microorganismos a animais e plantas, onde são abundantes.

Perspectiva histórica

Com o conhecimento básico em fisiologia e nos mecanismos que os solutos se movem através das membranas (ativas e passivas), poderíamos intuir de que o transporte de água não tem problema, entrando e deixando a célula por simples disseminação.

Esta ideia foi tratada por muitos anos. No entanto, alguns pesquisadores viram a existência de algum canal de transporte aquático, pois em certos tipos de células com altas permeabilidades na água (como as do rim, por exemplo), a difusão não seria um mecanismo suficiente para explicar o transporte de água.

O médico e o pesquisador Peter Agort (1949) descobriram esses canais de proteína em 1992, enquanto trabalhava com a membrana de eritrócitos.

Graças a essa descoberta, ele ganhou (junto com seus colegas), o Prêmio Nobel em 2003. Esta primeira aquaporina foi chamada "Aquaporina 1".

Estrutura

A forma de aquaporina lembra um relógio de areia, com duas metades simétricas orientadas da maneira oposta. Esta estrutura atravessa a membrana lipídica dupla da célula.

Pode servir a você: Sistema APUD: Características, Estrutura, Funções

Deve -se mencionar que a forma de aquaporina é muito particular e não se assemelha a outros tipos de proteínas que cruzam a membrana.

As seqüências de aminoácidos são predominantemente polares. As proteínas transmembranais são caracterizadas por possuir um segmento rico em segmentos helicoidais alfa. No entanto, os aquaporins não têm essas regiões.

Graças às tecnologias atuais, a estrutura da porina foi elucidada em detalhes: eles são monômeros de 24 a 30 kDa, que consistem em seis segmentos helicoidais com dois pequenos segmentos que cercam o citoplasma e se conectam através de um pequeno poro.

Esses monômeros são montados em um grupo de quatro unidades, embora cada um possa trabalhar de forma independente. Em pequenas hélices, existem alguns motivos preservados, incluindo o NPA.

Em algumas aquoporinas encontradas em mamíferos (aqp4) agregações mais altas que formam arranjos cristalinos de supramolia -olar.

Para transportar a água, o interior da proteína é polar e o exterior é apolar, ao contrário das proteínas globulares comuns.

Aquaporins. Fonte: Wikimedia Commons

Funções de Auporininas

A função das aquaporinas é transportar água para o interior da célula em resposta de um gradiente osmótico.

Não precisa de nenhuma força ou bombeamento adicional: a água entra e deixa a célula por osmose, mediada por aquaporin. Algumas variantes também transportam moléculas de glicerol.

Para realizar esse transporte e aumentar substancialmente a permeabilidade à água, a membrana celular está cheia de moléculas de aquoporinas, em uma ordem de densidade de 10.000 micrômetros quadrados.

Funções em animais

O transporte de água é vital para organismos. Vamos dar o exemplo pontual dos rins: eles devem filtrar imensas quantidades de água diariamente. Se esse processo não ocorrer corretamente, as consequências serão fatais.

Pode atendê -lo: eritrócitos (glóbulos vermelhos)

Além da concentração de urina, as aquoporinas estão envolvidas na homeostase geral dos fluidos corporais, na função cerebral, secreção da glândula, hidratação da pele, fertilidade em homens, visão ou audição -apenas para mencionar alguns processos biológicos-.

Em experimentos realizados em ratos, concluiu -se que eles também participam da migração celular, um artigo que se afasta muito do transporte de água.

Funções em plantas

Aquaporinas são principalmente diversas no reino dos vegetais. Nesses organismos, eles mediam processos cruciais, como transpiração, reprodução ou metabolismo.

Além disso, eles desempenham um papel importante como um mecanismo adaptativo em ambientes cujas condições ambientais não são ideais.

Funções em microorganismos

Embora as aquaporinas estejam presentes em microrganismos, uma função específica ainda não foi encontrada.

Principalmente por dois motivos: a alta taxa de volume superficial de micróbios é um rápido equilíbrio osmótico (desnecessário para os aquaporinas) e os estudos de exclusão de micróbios não lançaram um fenótipo claro.

No entanto, especula -se que as aquaporinas possam oferecer alguma proteção contra sucessivos eventos de congelamento e descongelamento, mantendo a permeabilidade da água nas membranas a baixas temperaturas.

Tipos de aquaporins

As moléculas de aquaporinas são conhecidas em várias linhagens, tanto em plantas quanto em animais e em organismos menos complexos, e estes se assemelham a um ao outro -vamos, então, que eles apareceram no início da evolução-.

Nas plantas, houve cerca de 50 moléculas diferentes, enquanto os mamíferos têm apenas 13, distribuídos por vários tecidos, como o tecido epitelial e endotelial do rim, pulmão, glândulas exócrinas e órgãos relacionados à digestão.

Pode servir a você: estereocílios: características, estrutura e funções

No entanto, as aquaporinas também podem ser expressas em tecidos que não têm uma relação óbvia e direta com o transporte de fluidos no corpo, como nos astrócitos do sistema nervoso central e em certas regiões do olho, como a córnea e a Epitélio ciliar.

Existem aquaporinas mesmo na membrana de fungos, de bactérias (como E. coli) e nas membranas das organelas, como cloroplastos e mitocôndrias.

Patologias médicas associadas a aquaporinas

Nos pacientes que têm algum defeito na sequência de aquaporin 2 presentes nas células renais, eles devem tomar mais de 20 litros de água para permanecer hidratados. Nesses casos médicos, não há concentração adequada de urina.

O caso oposto também resulta em um caso clínico interessante: a produção de aquaporin 2 em excesso leva à retenção de fluido excessivo no paciente.

Nos períodos de gravidez, ocorre um aumento na síntese de aquaporinas. Este fato explica a retenção comum de líquidos em mulheres grávidas. Da mesma forma, a ausência de aquaporina 2 está relacionada ao aparecimento de certos tipos de diabetes.

Referências

1. Brown, d. A descoberta de canais de água (aquaporins). Anais de nutrição e metabolismo.
2. Campbell, a, n., & Reece, J. B. biologia. Editorial médico pan -American.
3. Lodish, h. Biologia celular e molecular. Editorial médico pan -American.
4. Sadava, d., & Purves, W. H. Vida: a ciência da biologia. Editorial médico pan -American.
5. Verkman, a. S. Aquoração em medicina clínica. Revisão anual da medicina.