Aquaporinele

Aquaporinele

A elaborat: Galina Leanca gr. 1119Coordonator: Capcelea Svetlana

PlanulIntroducereDescoperireaFunciileStructuraLocalizarea n organismImportana clinic

Suntem majoritari apaEste deja un truism s mai afirmm c noi i celulele noastre suntem majoritari ap. Apa - cea mai important cantitativ din compoziia noastr chimic nu este, aa cum s-ar crede, nemicat n organismul nostru ci ea se mic foarte activ ea fiind de fapt marele vehicul ce transport cu generozitate nutrienii la celule dar i deeurile metabolice ctre organele de excreie. Acest fenomen de transport i curgere interioar a apei este ntlnit pretutindeni n lumea vie. Cum intr i cum iese apa din celul? Cum este ea absorbit din intestine (mediu izoton) n snge (alt mediu tot izoton)? au fost timp de multi de ani ntrebri fr rspuns, un mister al fiziologilor i care a fost dezvluit abia de curnd, de tiina ultimilor ani, descoperire cu uriae consecine benefice pentru sntatea noastr.

Aquaporinele - proteine transmembranare care regleaza transportul apei in celula. Ele fac parte dintr-o familie mare numita MIP (major intrinsic proteins) care formeaza pori in membranele celulare. Defectele genetice care implica genele care codifica pentru aquaporine sunt asociate cu citeva patologii umane. In 2003 Peter Agre si Roderick MacKinnon au primit impreuna premiul nobil in chimie, Agre pentru descoperirea aquaporinelor , iar MacKinnon pentru aportul sau in descrierea structurii si mecanismului canalelor de KDescoperirea a fost facuta din ntmplare n membrana celulei rosii umane. Prin electroforeza s-a dovedit ca aceste canale pentru apa sunt, de fapt, proteine-canal, denumite ulterior aquaporine.Cercetarile n acest domeniu nu s-au oprit aici, un nou cmp s-a deschis, care avea sa dea o multimede raspunsuri n fiziologia si patologia umana. Prin cercetari succesive s-a evidentiat faptul ca exista o familie a acestor proteine-canal pentru apa (aquaporine, AQP) care numara 11 membrii, numerotatide la AQP0 la AQP10, aquaporina 1 fiind prima descoperita, n membrana celulei rosii umane.StructuraAquaporina este o protein format din sase uniti de alfa-aminoacizi, cu o structur hexagonal extrem de complex. Forma acesteia este o clepsidr care strbate toat membrana celular. Prile largi ale acestei clepsidre proteice sunt variabile n funcie de tipul de celul n care se afl, dar partea ngustat este constant pentru toate celulele i are un diametru identic cu cel al unei singure molecule de ap. Tot la nivelul membranei celulare exist o mulime de mecanisme biochimice de protecie care pun ordine n ceea ce intr n aquaporine. Porii pentru apa sunt complet impermeabili pentru speciile incarcate precum protonii, o proprietate remarcabila ce este critica pentru conservarea potentialului electrochimic al membranei, paradoxal, insa protonii pot fi transferati cu usurinta prin moleculele de apa. Trecind prin canale, moleculele sunt respinse din centrul canalului de fortele electrostatice ale proteinei , astfel rupind aranjamentul alternativ donoro-acceptor, care este necesar pentru translocatia protonului.

AQP sunt proteine-canal de apa distribuite ubicuitar in regnurile animale si vegetale.Gradul foarte ridicat de conservare filogenetica atesta rolul fundamental jucat de aceastea in reglarea echilibrului osmotic transmembranar. Din punct de vedere al selectivitatii sunt impartite in aquaporine clasice (AQP0; AQP1; AQP2;AQP4; AQP5; AQP6; AQP8) si aquagliceroporine (AQP3; AQP7; AQP9).Dintre acestea, cea mai studiata si cea mai bine cunoscuta este AQP1. In membrana celulelor animale se regasesc sub forma de hemotetrameri organizati in retele elicoidale inclinate la 21-27fata de verticala si 2 bucle transmembranar.Fiecare monomer inconjoara cate un por, delimitat de catre cele 2 bucle.Localizare:

Localizare pe cromozomi:

Aquaporinele din SNC:

Datele experimentale sustin rolul extrem de complex jucat de AQP4 in echilibrul hidric al encefalului, dar si in homeostaza hidrica a intregului organism. Deficitul total de AQP4 indus experimental la animale de laborator nu a generat nici un fel de modificari fenotipice sau comportamentale, dar a determinat o sacdere marcta a edemului cerebral post ischemicAquaporinele identificate in SNC:

Leziunile cerebrale (traumatism, ischemie focala) determina o crestere a exprimarii AQP4, AQP5siAQP9in astrocitele din apropierea regiunii afectate. Dinamica expresiei celor 3 AQP mentionate sustin implicarea acestora in diferite faze ale dezvoltarii si resorbtiei edemului cerebral.AstfelAQP5 este considerata responsabila de formarea edemului vasogenic datorita exprimarii postlezionale precoce si de scurta durata.Experimental AQP4si AQP9 pe membrana astrocitului duc la reabsorbtia edemului. In plus, datorita particularitatii lor in ceea ce priveste permeabilitatea, AQP4 reia o parte din K +extracelular, iar permeabilitatea AQP9pentru acizii monocarboxilici cu molecula mica face posibila epurarea lactatului in exces o data cu reabsorbtia edemului perilezional.