Akvaporín: Rozdiel medzi revíziami
Smazaný obsah Přidaný obsah
d +kat. bielkoviny |
doplnenie Značky: sekcia Referencie vizuálny editor |
||
Riadok 1:
[[Súbor:Aquaporin-Sideview.png|náhľad|Bočný pohľad kanálu akvaporínu 1]]
'''Akvaporíny''', nazývané aj '''vodné kanály,''' sú [[proteín]]y tvoriace kanály v [[plazmatická membrána|plazmatickej membráne]], ktoré umožňujú transport vody z alebo do [[bunka|bunky]]. Samotná plazmatická membrána je pre vodu priepustná iba minimálne. Akvaporíny sú veľmi špecifické a neprepustia [[ión]]y ani iné malé molekuly
Bunky sú tvorené prevažne vodou, ktorá tvorí až približne 70 % ich hmotnosti, preto je pohyb vody cez bunkové membrány nutný pre život.<ref name=":0">{{Citácia knihy|edícia=Sixth edition|titul=Molecular biology of the cell|url=https://www.worldcat.org/oclc/887605755|rok=2015|miesto=New York, NY|isbn=978-0-8153-4432-2|meno=Bruce|priezvisko=Alberts}}</ref> presun vody nereguluje len aktivitu jednotlivých buniek, ale je zodpovedný aj za fungovanie mnohých orgánových systémov a udržovanie rovnováhy príjmu a výdaja vody v celom organizme. Dlho sa predpokladalo, že prechod vody cez hydrofóbne bunkové membrány je nejakým spôsobom uľahčený pórmi alebo kanálmi, ale hľadanie týchto kanálov bolo dlho neúspešné. Vodné kanály boli objavené náhodne až v roku 1992 [[Peter Agre|Petrom Agreom]] a jeho kolegami na [[Johns Hopkins University]] v Baltimore, ktorí pracovali na proteínoch ukotvených v [[Cytoplazmatická membrána|cytoplazmatickej membráne]] [[Červená krvinka|červených krviniek]].<ref name=":1">{{Citácia periodika|titul=The Discovery of Water Channels (Aquaporins)|url=https://www.karger.com/Article/FullText/463061|periodikum=Annals of Nutrition and Metabolism|dátum=2017|dátum prístupu=2021-03-10|ročník=70|číslo=Suppl. 1|strany=37–42|issn=0250-6807|doi=10.1159/000463061|jazyk=english|poznámky=PMID: 28614812|meno=Dennis|priezvisko=Brown}}</ref> Prvý objevený vodný kanál bol nazvaný CHIP28 a dnes je známy ako akvaporín 1. [[Peter Agre]] získal za svoj objav [[Nobelova cena za chémiu|Nobelovu cenu za chémiu]] v roku 2003.<ref name=":1" /> V súčasnosti je známych 13 akvaporínov u cicavcov, ktoré sa nachádzajú vo väčšine tkanív, ale oveľa viac ich bolo nájdených v nižších organizmoch a v ríši rastlín. Akvaporíny sa zúčastňujú procesov ako je:
* zakoncentrovanie moču
* [[Homeostáza|homeostáz]]<nowiki/>a telesných tekutín
* funkcie mozgu
* sekrécia žľazami s vonkajším vylučovaním
* hydratácia pokožky
* mužská plodnosť
* sluch a zrak
Poruchy funkcie akvaporínov sa dávajú do súvislosti s niektorými ochoreniami a patologickými stavmi.<ref name=":1" />
== Selektivita akvaporínov ==
Akvaporíny zamedzujú narušeniu iónových gradientov, ktoré sú na bunkových membránach, i.e. umožňujú rýchly prechod vody zatiaľčo úplne blokujú prechod iónov. Táto selektivita sa dosahuje pomocou úzkych pórov, ktoré umožňujú prechod vody cez membránu, ale tento pór je príliš úzky pre hydratované ióny (Na<sup>+</sup> katión sa vo vode nachádza ako [Na(H<sub>2</sub>O)<sub>6</sub>]<sup>+</sup>). Steny póru sú tvorené:
* '''karbonylovými skupinami''' (C=O skupiny peptidových väzieb medzi aminokyselinami), ktoré vytvárajú '''hydrofilnú stenu póru,''' a preto môžu interagovať s prechádzajúcimi molekulami vody
* '''alkylovými reťazcami hydrofóbnych aminokyselín''' (BCAA: valín, leucín, izoleucín), ktoré vytvárajú '''hydrofóbnu stenu póru''' a zamedzujú tak vytváraniu väzieb s dehydrovanými iónmi, čím sa energeticky znemožňuje transport iónov cez akvaporíny.<ref name=":0" />
Energia, ktorá by bola potrebná na dehyratáciu iónu, i.e. zbavenie iónu jeho koordinovaných molukúl vody:
[Na(H<sub>2</sub>O)<sub>6</sub>]<sup>+</sup> → Na<sup>+</sup> + 6 H<sub>2</sub>O
je obrovská, pretože '''hydrofóbna stena póru''' nedokáže interagovať s dehydrovaným iónom tak, aby kompenzovala energiu stratenú pre dehydratácii. Tento dizajn akvaporínov vysvetľuje, prečo akvaporíny nedokážu preniesť draselné, sodné, vápenaté a chloridové ióny.<ref name=":0" />
== Impermeabilita akvaporínov pre hydroxóniové katióny H<sub>3</sub>O<sup>+</sup> ==
Akvaporíny sú tiež '''nepriepustné''' pre '''hydroxóniové katióny''' (H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>) a '''hydroxidové anióny''' (OH<sup>-</sup>). Hydroxóniové ióny majú extrémne vysokú elektrickú vodivosť, ktorá sa vysvetľuje '''mechanizmom "podávania" protónov''' (H<sup>+</sup>) medzi molekulami vody, ktorý je založený na premene vodíkových väzieb na kovalentné väzby a premene kovalentných väzieb na vodíkové väzby medzi susednými molekulami vody. To znamená, že v roztoku sa hydroxóniové ióny (H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>) '''nepresúvajú''', presúva sa len protón (H<sup>+</sup>). Akvaporíny obsahujú '''dva''' strategicky umiestnené '''asparagíny,''' ktoré vytvárajú dve vodíkové väzby s '''jednou''' molekulou vody (ďalej ako "centrálna molekula vody"). Asparagíny sa viažu na '''kyslík centrálnej molekuly vody''' pomocou vodíkov naviazaných na dusík bočného reťazca asparagínu. '''Vodíky centrálnej molekuly vody''' vytvárajú dve vodíkové väzby s okolitými molekulami vody v póre akvaporínu. Pomocou "centrálnej" molekuly vody (viazanej na asparagíny) sa '''indukuje bipolarita''' vo "fronte" molekúl vody v akvaporíne. Centrálna molekula vody zamedzí mechanizmu podávania protónov medzi molekulami vody, i.e. zamedzí putovaniu H<sub>3</sub>O<sup>+</sup> cez pór akvaporínu, pretože oba neväzbové elektrónové páry centrálnej molekuly vody sú neprístupné pre naviazanie protónu zo susednej molekuly vody (oba neväzbové elektrónové páry centrálnej molekuly vody sú neprístupné, pretože vytvárajú vodíkové väzby s asparagínmi). <ref name=":0" />
Dôsledkom impermerability akvaporínov pre hydroxóniové katióny (H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>) je fakt, že akvaporíny môžu byť umiestnené v membránach, na ktorých bol ustanovený protónový gradient, t.j. membrány, ktoré obsahujú akvaporíny môžu mať rôznu koncentráciu hydroxóniových katiónov (H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>) na oboch stranách, t.j. rôzne pH.<ref name=":0" />
== Externé odkazy ==
| |||