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Acuaporinas: los canales de agua celulares
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

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l agua, el compuesto más abundante de nuestro cuerpo, es esencial para lavida. Todos los iones, lípidos, azúcares, proteínas y otras macromoléculas 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 sustancias de desecho. Ese intercambio de materia con el entorno se realiza a través de lamembrana. Opera un mecanismo de difusión pasiva o se recurre a proteínas transportadoras específicas. 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 flujo de agua a través de la membrana. La entrada y salida de agua cambia el volumen de la célula, amén de modificar la composición del mediointracelular y extracelular. Entender cómo el agua 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 elflujo del agua a través de la membrana celular. 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 permeabilidad al agua que muestran los glóbulos rojos y las células del túbulo renal; aquí, el flujo de agua a través de la membrana enpresencia de un gradiente de concentración era superior al flujo 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 alas realizadas en membranas artificiales, permitieron comparar la perINVESTIGACIÓN Y CIENCIA, diciembre, 2006

meabilidad al agua de membranas lipídicas artificiales con la de membranas biológicas. De la comparación en cuestión se dedujo la existencia de proteínas especializadas en la formación de poros acuosos.

Descubrimiento de las acuaporinas
El descubrimiento del primer canal de agua en lamembrana celular, la acuaporina-1 (AQP1), el estudio de su distribución en los tejidos y la investigación de sus propiedades estructurales y funcionales le valieron a Peter Agre el premio Nobel de química de 2003. Agre y su equipo, de la Universidad Johns Hopkins, estudiaban en 1988 las proteínas de la membrana de los eritrocitos. Durante sus trabajos de purificación de la proteína de 32kilodalton que determina el grupo sanguíneo Rh, encontraron un polipéptido de peso molecular inferior (28 kilodalton) que copurificaba 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 proximal del riñón, reveló que se trataba de una nuevaproteína integral de membrana. Sin relación alguna con la proteína Rh. INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, diciembre, 2006

Hasta 1992 no descifraron la función 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...