Acuaporinas

“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.
El tamaño de las acuaporinas suele oscilar entre 250 y 300 aminoácidos. Muy hidrofóbicas, se organizan en seis segmentos de estructura α-hélice queatraviesan la membrana de lado a lado, unidos por cinco lazos conectores. Dos de los lazos se pliegan hacia la membrana y se aproximan para formar el poro. La estructura resultante encierra una zona central estrecha que se ensancha abriéndose hacia ambos lados de la membrana.
Este particular plegamiento, en forma de reloj de arena, pone en contacto los tripletes NPA para formar el sitio más estrechodel poro. Aunque cada acuaporina constituye por sí sola un canal, en la membrana celular estas proteínas se ensamblan en grupos de cuatro.
En cuanto a su estructura, se descubrió que hay una correlación directa entre aminoácidos específicos y estructura proteica. Los seis segmentos α-hélice transmembranales conforman un ramo en el que los segmentos se hallan levemente inclinados y girados haciala derecha.
Los lazos que conforman la zona central, que también son α-hélices cortas, se proyectan hacia el centro del ramo en ángulo de casi 90 grados para crear la barrera de permeabilidad del canal.
Algunos aminoácidos conforman el centro del poro acuoso: una isoleucina de la α-hélice 2, una fenilalanina de la α-hélice 1, una leucina de la α-hélice 4 y una valina de la α-hélice 5. Cerca deeste sitio, por el lado extracelular del poro, se encuentra la cisteína responsable de la sensibilidad de AQP1 a compuestos mercuriales.
Al tratarse de una molécula neutra, su flujo constituye un proceso silente desde el punto de vista eléctrico.
La AQP1 presenta una permeabilidad elevada. De las trece acuaporinas de mamífero que hoy conocemos, cuatro de ellas (AQP3, AQP7, AQP9 y AQP10) forman elsubgrupo de las acuagliceroporinas, que son permeables también a la urea, el glicerol y a otros solutos de tamaño reducido. Excepto AQP6, tales acuaporinas semuestran impermeables a solutos dotados de carga eléctrica y iones.
En AQP1, los aminoácidos dotados de carga eléctrica de los dos segmentos α-hélice que conforman el paso del canal se orientan con sus polos positivos hacia el centro delporo. Esto genera un importante campo electrostático positivo que repele protones y otros cationes, mientras que admite el paso de solutos neutros.
La obstrucción de AQP1 al paso de iones responde también al tamaño de los iones hidratados.

Distribución:


Paso de agua:
Las moléculas de agua tienden puentes de hidrógeno entre sí y con las paredes del canal. a medida que una molécula de agua seacerca a la parte más estrecha del canal, la intensa carga electrostática positiva de la zona, poro, provoca una reorientación de la molécula que obliga a su átomo de oxígeno a tender puentes de hidrógeno con las dos asparaginas del poro.
Primero la molécula de agua se une sólo a uno de esos aminoácidos, permaneciendo unida por el otro puente de hidrógeno a la molécula de agua vecina; luego seune a las dos asparaginas, rompiendo así por completo la molécula de agua su conexión con las otras moléculas de agua en el canal. La imposibilidad de tender puentes de hidrógeno con los aminoácidos hidrofóbicos que forman la pared del canal favorece la permeabilidad. AQP1. La acuaporina-1 es permeable al CO2. De hecho, la proteína forma un canal para el transporte del dióxido de carbono.Regulación:
La unión de vasopresina a receptores específicos provoca un aumento del AMP cíclico intracelular. Este mensajero molecular activa la proteína quinasa A (PKA), que se encarga de fosforilar a AQP2. La activación de AQP2 causa entonces la traslocación y fusión de vesículas que contienen AQP2: se funden con la cara apical de la célula renal.
También AQP1, en el hígado, AQP5, en las glándulas...