Aquaporines

Les aquaporines sont des canaux protéiques qui forment des pores dans les membranes cellulaires pour transporter l'eau. Source: Wikimedia Commons

Que sont les aquaporines?

Le aquaporines, Également connues sous le nom de canaux d'eau, ce sont des molécules de protéines qui traversent les membranes biologiques. Ils sont responsables de la médiation du flux d'eau rapide et efficace à l'intérieur et à l'extérieur des cellules, empêchant l'eau d'interagir avec les parties hydrophobes typiques des bicouches phospholipides.

Ces protéines ressemblent à un baril et ont une structure moléculaire très particulière, principalement composée d'hélice. Ils sont largement distribués dans différentes lignées, y compris des petits micro-organismes aux animaux et aux plantes, où ils sont abondants.

Perspective historique

Avec des connaissances de base en physiologie et dans les mécanismes que les solutés se déplacent dans les membranes (actifs et passifs), nous pourrions intuder que le transport de l'eau n'est pas un problème, entrant et sortant de la cellule par une simple diffusion.

Cette idée a été traitée pendant de nombreuses années. Cependant, certains chercheurs ont repéré l'existence d'un canal de transport d'eau, car dans certains types de cellules avec des perméabilités élevées vers l'eau (comme celles du rein, par exemple), la diffusion ne serait pas un mécanisme suffisant pour expliquer le transport de l'eau.

Le médecin et chercheur Peter Agort (1949) a découvert ces canaux protéiques en 1992, tout en travaillant avec la membrane érythrocytaire.

Grâce à cette découverte, il a gagné (avec ses collègues), le prix Nobel en 2003. Cette première aquaporina a été appelée "Aquaporina 1".

Structure

La forme de l'aquaporine rappelle une montre de sable, avec deux moitiés symétriques orientées de la manière opposée. Cette structure traverse la membrane lipidique double de la cellule.

Peut vous servir: Système APUD: caractéristiques, structure, fonctions

Il convient de mentionner que la forme d'aquaporine est très particulière et ne ressemble à aucun autre type de protéines qui traversent la membrane.

Les séquences d'acides aminés sont principalement polaires. Les protéines transmembranales sont caractérisées par la possession d'un segment riche en segments hélicoïdaux alpha. Cependant, les aquaporines n'ont pas ces régions.

Grâce aux technologies actuelles, la structure de la Porine a été élucidée en détail: ce sont des monomères de 24 à 30 kDa, qui se composent de six segments hélicoïdaux avec deux petits segments qui entourent le cytoplasme et se connectent à travers un petit pore.

Ces monomères sont assemblés dans un groupe de quatre unités, bien que chacun puisse travailler de manière indépendante. Dans les petites hélices, il y a des raisons conservées, y compris le NPA.

Dans certaines aquoporines trouvées chez les mammifères (AQP4) des agrégations plus élevées qui forment des arrangements cristallins supramoly-oléar.

Afin de transporter l'eau, l'intérieur de la protéine est polaire et l'extérieur est apolaire, contrairement aux protéines globulaires communes.

Aquaporines. Source: Wikimedia Commons

Fonctions auporininas

La fonction des aquaporines est de transporter l'eau à l'intérieur de la cellule en réponse d'un gradient osmotique.

Il n'a pas besoin de résistance ou de pompage supplémentaire: l'eau entre et quitte la cellule par osmose, médiée par l'aquaporine. Certaines variantes transportent également des molécules de glycérol.

Pour effectuer ce transport et augmenter considérablement la perméabilité à l'eau, la membrane cellulaire est pleine de molécules d'aquoporines, dans un ordre de densité de 10.000 micromètres carrés.

Fonctions chez les animaux

Le transport d'eau est vital pour les organismes. Prenons l'exemple ponctuel des reins: ceux-ci doivent filtrer quotidiennement des quantités d'immenses d'eau. Si ce processus ne se produit pas correctement, les conséquences seraient fatales.

Peut vous servir: érythrocytes (globules rouges)

En plus de la concentration d'urine, les aquoporines sont impliquées dans l'homéostasie générale des liquides corporels, dans la fonction cérébrale, la sécrétion des glandes, l'hydratation de la peau, la fertilité chez les hommes, la vision ou l'audition - pour mentionner certains processus biologiques-.

Dans des expériences réalisées chez la souris, il a été conclu qu'ils participent également à la migration cellulaire, un papier qui s'éloigne beaucoup du transport de l'eau.

Fonctions dans les plantes

Les aquaporines sont principalement diverses dans le royaume des légumes. Dans ces organismes, ils médiatisent des processus cruciaux tels que la transpiration, la reproduction ou le métabolisme.

De plus, ils jouent un rôle important en tant que mécanisme adaptatif dans des environnements dont les conditions environnementales ne sont pas optimales.

Fonctions dans les micro-organismes

Bien que les aquaporines soient présentes dans les micro-organismes, une fonction spécifique n'a pas encore été trouvée.

Principalement pour deux raisons: le rapport surface-volume élevé des microbes est un équilibre osmotique rapide (inutile aux aquaporines) et les études de suppression des microbes n'ont pas jeté de phénotype clair.

Cependant, il est supposé que les aquaporines peuvent offrir une certaine protection contre les événements de congélation et de dégivrage successifs, en maintenant la perméabilité de l'eau dans les membranes à basse température.

Types d'aquaporines

Les molécules d'aquaporines sont connues dans diverses lignées, à la fois dans les plantes et les animaux et dans les organismes moins complexes, et ceux-ci se ressemblent alors - supposons alors qu'ils sont apparus tôt dans l'évolution-.

Chez les plantes, il y a eu environ 50 molécules différentes, tandis que les mammifères n'ont que 13, distribués par divers tissus, tels que le tissu épithélial et endothélial du rein, des glandes pulmonaires, exocrines et des organes liés à la digestion.

Peut vous servir: Stéréocilios: caractéristiques, structure et fonctions

Cependant, les aquaporines peuvent également être exprimées dans des tissus qui n'ont pas de relation évidente et directe avec le transport de liquides dans le corps, comme dans les astrocytes du système nerveux central et dans certaines régions de l'œil, comme la cornée et la épithélium ciliaire.

Il y a des aquaporines même dans la membrane de champignons, de bactéries (comme ET. coli) et dans les membranes des organites, comme les chloroplastes et les mitochondries.

Pathologies médicales associées aux aquaporines

Chez les patients qui ont un certain défaut dans la séquence de l'aquaporine 2 présents dans les cellules rénales, ils devraient prendre plus de 20 litres d'eau pour rester hydraté. Dans ces cas médicaux, il n'y a pas de concentration adéquate d'urine.

Le cas opposé se traduit également par un cas clinique intéressant: la production d'aquaporine 2 en excès conduit à la rétention de liquide excessif chez le patient.

Pendant les périodes de grossesse, une augmentation de la synthèse des aquaporines a lieu. Ce fait explique la rétention de liquide commune chez les femmes enceintes. De même, l'absence d'aquaporine 2 a été liée à l'apparition de certains types de diabète.

Les références

1. Brown, D. La découverte des canaux d'eau (aquaporines). Annales de nutrition et de métabolisme.
2. Campbell, A, N., & Reece, J. B. la biologie. Pan -American Medical Editorial.
3. Lodish, H. Biologie cellulaire et moléculaire. Pan -American Medical Editorial.
4. Sadava, D., & Purves, W. H. La vie: la science de la biologie. Pan -American Medical Editorial.
5. Verkman, un. S. Aquorines en médecine clinique. Revue annuelle de la médecine.