Seminario 1 Las Acuaporinas

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

E

l agua, el compuesto más abundante de nuestro
cuerpo, es esencial para la vida. Todoslos
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 la membrana. Operaun 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.

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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 flujodel 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
32 kilodaltonque 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...