acuaporinas

Las acuaporinas regulan el paso del agua a través de la membrana celular. Forman una familia de proteínas muy diversa; se hallan presentes en todos los seres vivos. Abundan sobre todo en plantas y en el sistema renal de animales
Miriam Echevarría y Rafael Zardoya
El agua, el compuesto más abundante de nuestro cuerpo, es esencial para la vida. Todos los iones, lípidos, azúcares, proteínas yotras ma- cromoléculas que forman parte de las células y su entorno se encuentran disueltos en medio acuoso. Para realizar las funciones que hacen posible la vida, las células deben incorporar nutrientes, hormonas, iones y gases. Y deben también expulsar sus- tancias de desecho. Ese intercambio de materia con el entorno se reali- za a través de la membrana. Opera un mecanismo de difusión pasiva o serecurre a proteínas transportadoras específi cas. La circulación de iones y otras moléculas provoca una distribución desigual de estas sustancias a un lado y otro de la membrana celular. El transporte genera un fl ujo de agua a través de la membrana. La entrada y salida de agua cambia el vo- lumen de la célula, amén de modifi car la composición del medio intracelular y extracelular. Entender cómo elagua atraviesa las membranas celulares en nuestro cuerpo ha constituido una de las cuestiones de mayor interés en biología.
Los primeros modelos teóricos Ya en 1895, Charles Overton publicó un extenso estudio sobre las propiedades osmóticas de las células, vegetales y animales; analizaba allí el efecto ejercido por más de 500 compuestos químicos en el fl ujo del agua a tra- vés de la membranacelular. Desde entonces, y durante muchos años, se creyó que el agua podía atravesar la membrana celular por difusión pasiva entre los lípidos que constituyen dicha estructura. Pero la difusión pasiva no permitía explicar la per- meabilidad al agua que muestran los glóbulos rojos y las células del túbulo renal; aquí, el fl ujo de agua a través de la membrana en presencia de un gradiente de concentraciónera superior al fl ujo en ausencia de dicho gradiente. Además, la energía disipada por la interacción entre agua y membrana se acercaba a la del movimiento del agua en solución libre. Se descubrió también que el paso del agua a través de estas membranas podía bloquearse mediante fármacos derivados de compuestos mercuriales. Todas esas observaciones, sumadas a las realizadas en membranas artificiales, permitieron comparar la per-
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meabilidad al agua de membranas lipídicas artifi ciales con la de mem- branas biológicas. De la comparación en cuestión se dedujo la existencia de proteínas especializadas en la for- mación de poros acuosos. Descubrimiento de las acuaporinas El descubrimiento del primer canal de agua en la membrana celular, laacuaporina-1 (AQP1), el estudio de su distribución en los tejidos y la inves- tigación de sus propiedades estructu- rales y funcionales le valieron a Peter Agre el premio Nobel de química de 2003. Agre y su equipo, de la Uni- versidad Johns Hopkins, estudiaban en 1988 las proteínas de la membrana de los eritrocitos. Durante sus traba- jos de purifi cación de la proteína de 32 kilodalton que determina elgrupo sanguíneo Rh, encontraron un poli- péptido de peso molecular inferior (28 kilodalton) que copurifi caba con su proteína de interés. Pensaron que correspondía a un subproducto de la hidrólisis de la proteína Rh. Pero el análisis estructural de la molécula de 28 kilodalton, abundante en glóbulos rojos y en células del túbulo proxi- mal del riñón, reveló que se trataba de una nueva proteína integralde membrana. Sin relación alguna con la proteína Rh.
Hasta 1992 no descifraron la fun- ción de la proteína. Denominada en un comienzo CHIP28, abreviación de proteína integral de 28 kilodalton formadora de canales, recibiría más tarde el nombre de AQP1. En sus trabajos hallaron que los ovocitos de la rana Xenopus laevis inyectados con cantidades exiguas de ARN mensajero de AQP1 desarro- llaban...