Характеристики и функции гемоцианинов



замочная скважина являются белками, ответственными за транспорт кислорода в жидкой фазе у беспозвоночных, которые включают исключительно членистоногих и моллюсков. Гемоцианины в гемолимфе играют роль, аналогичную гемоглобину крови у птиц и млекопитающих. Однако его эффективность в качестве транспортера ниже.

Поскольку гемоцианины - это белки, которые используют медь для улавливания кислорода вместо железа, при окислении они приобретают синий цвет. Можно сказать, что животные, которые его используют, являются животными с голубой кровью..

Мы, как и другие млекопитающие, напротив, являемся краснокровными животными. Для выполнения этой функции каждая молекула этого металлопротеина требует двух атомов меди на каждый комплекс кислорода.

Другое различие между голубыми кровями и красными кровными животными заключается в том, как транспортировать кислород. В первом случае гемоцианин непосредственно присутствует в гемолимфе животного. Гемоглобин, с другой стороны, переносится специализированными клетками, которые называются эритроцитами..

Некоторые из гемоцианинов являются одними из самых известных и наиболее изученных белков. Они обладают широким структурным разнообразием и доказали свою полезность в широком спектре медицинских и терапевтических применений у людей..

индекс

  • 1 Общая характеристика
  • 2 функции
    • 2.1 Другие функции
  • 3 использования
  • 4 Ссылки

Общие характеристики

Наиболее характерными гемоцианинами являются те, которые были выделены из моллюсков. Это одни из крупнейших известных белков с молекулярными массами в диапазоне от 3,3 до 13,5 мДа..

Гемоцианины моллюсков представляют собой огромные полые цилиндры мультимерных гликопротеинов, которые, однако, могут быть найдены растворимыми в гемолимфе животного..

Одной из причин его высокой растворимости является то, что гемоцианины имеют поверхность с очень высоким отрицательным зарядом. Они образуют субъединицы декамеров или мультикамер между 330 и 550 кДа, которые включают семь паралогических функциональных единиц.

Паралогический ген - это ген, который возникает в результате генетического дублирования: паралогический белок возникает в результате трансляции паралогического гена. В зависимости от организации их функциональных доменов эти субъединицы взаимодействуют друг с другом, образуя декамеры, дидекамеры и тридекамеры..

Гемоцианин членистоногих, с другой стороны, является гексамерным. В своем родном состоянии он может быть найден как интеграл кратных гексамеров (от 2 х 6 до 8 х 6). Каждая субъединица весит от 70 до 75 кДа.

Другой выдающейся характеристикой гемоцианинов является то, что они структурно и функционально стабильны в довольно широком температурном диапазоне (от -20ºC до более 90ºC)..

В зависимости от организма гемоцианины могут синтезироваться в специализированных органах животного. У ракообразных это гепатопанкреас. В других организмах они синтезируются в определенных клетках, таких как цианоциты хелицератов или рогоциты моллюсков..

функции

Наиболее известная функция гемоцианинов связана с их участием в энергетическом обмене. Гемоцианин делает возможным аэробное дыхание у значительного большинства беспозвоночных.

Наиболее важной биоэнергетической реакцией у животных является дыхание. На клеточном уровне дыхание позволяет разлагать молекулы сахара контролируемым и последовательным образом, например, для получения энергии.

Для осуществления этого процесса требуется конечный акцептор электронов, который для всех целей является, по данным анатомии, кислородом. Белки, ответственные за его захват и транспорт, разнообразны.

Многие из них используют комплекс органических колец, которые комплексы железа, чтобы иметь возможность взаимодействовать с кислородом. Например, в гемоглобине используется порфирин (гемовая группа).

Другие используют металлы, такие как медь для той же цели. В этом случае металл образует временные комплексы с аминокислотными остатками из активного сайта белка-носителя.

Хотя многие белки меди катализируют окислительные реакции, гемоцианины реагируют с кислородом обратимо. Окисление проверяется на этапе, на котором медь переходит из состояния I (бесцветного) в состояние II окисленного (синий).

Он транспортирует кислород в гемолимфе, в которой он составляет от 50 до более 90% общего белка. Чтобы объяснить его важную физиологическую роль, хотя гемоцианин может быть найден с низкой эффективностью в концентрациях до 100 мг / мл..

Другие функции

Данные, накопленные за эти годы, указывают на то, что гемоцианины выполняют и другие функции, помимо того, что выполняют функцию переносчиков кислорода. Гемоцианины участвуют как в гомеостатических, так и в физиологических процессах. К ним относятся линька, транспорт гормонов, осморегуляция и хранение белков.

С другой стороны, было доказано, что гемоцианины играют фундаментальную роль в врожденном иммунном ответе. Пептиды гемоцианина и родственные пептиды проявляют противовирусную активность, а также фенолоксидазную активность. Эта последняя активность, дыхательная фенолоксидаза, связана с защитными процессами против патогенов.

Гемоцианины также функционируют в качестве белков-предшественников пептидов, обладающих противомикробной и противогрибковой активностью. С другой стороны, было обнаружено, что некоторые гемоцианины обладают неспецифической внутренней противовирусной активностью..

Эта активность не цитотоксична для самого животного. В борьбе с другими возбудителями гемоцианины могут агглютинировать в присутствии, например, бактерий и останавливать инфекцию.

Также важно отметить, что гемоцианины участвуют в производстве активных форм кислорода (АФК). АФК являются основными молекулами в функционировании иммунной системы, а также в реакциях на патогены у всех эукариот.

приложений

Гемоцианины являются сильными иммуностимуляторами у млекопитающих. По этой причине они используются в качестве гипоаллергенных переносчиков молекул, которые сами по себе не способны пробудить иммунный ответ (гаптен)..

С другой стороны, они также используются в качестве эффективных переносчиков гормонов, лекарств, антибиотиков и токсинов. Они также были проверены как потенциальные противовирусные соединения и как компаньоны в химической терапии против рака.

Наконец, есть доказательства того, что гемоцианины некоторых ракообразных проявляют противоопухолевую активность в некоторых экспериментальных системах на животных. Лечение рака, которое было проверено, включает мочевой пузырь, яичник, молочную железу и т. Д..

Со структурной и функциональной точки зрения гемоцианины имеют свои особенности, которые делают их идеальными для разработки новых биологических наноматериалов. Они были использованы, например, при создании электрохимических биосенсоров со значительным успехом.

ссылки

  1. Абид Али, С., Аббаси, А. (011) Гемоцианин скорпиона: голубая кровь. DM Verlag Dr. Müller, Германия.
  2. Coates, C.J., Nairn, J. (2014) Разнообразные иммунные функции гемоцианинов. Развивающая и сравнительная иммунология, 45: 43-55.
  3. Като С., Мацуи Т., Гацогианнис С., Танака Ю. (2018) Гемоцианин моллюсков: структура, эволюция и физиология. Биофизические обзоры, 10: 191-202.
  4. Metzler, D. (2012) Биохимия: химические реакции живых клеток. Elsevier, Нью-Йорк, США.
  5. Yang, P., You, J., Li, F., Fei, J., Feng, B., He, X. Zhou, J. (2013) Электрохимическая биосенсорная платформа на основе гемоцианина- [электронная почта защищена] NP- углеродная сажа гибридная нанокомпозитная пленка. Аналитические методы, 5: 3168-3171.
  6. Занджани, Н. Т., Саксена, М. М., Дехани, Ф., Каннингем, А. Л. (2018) От океана до постели: терапевтический потенциал гемоцианинов моллюсков. Текущая медицинская химия, 25: 2292-2303.