Las Acuaporinas

Las acuaporinas. Una entrada Molecular a las Relaciones Hídricas en la Planta.

Las relaciones hídricas son, evidentemente, cruciales para la fisiología de las plantas terrestres, pero hace 25 años, biólogos vegetales vieron este ámbito de la investigación como una rareza. Dominado por ecuaciones e inusuales teorías físicas sobre líquidos fluyendo en tuberías, las relaciones hídricas parecíanser un campo con poca necesidad aparente de los conceptos y enfoques florecientes ofrecidos por la biología molecular y celular. El descubrimiento de las acuaporinas unieron estas dos "culturas" de los biofísicos y genetistas moleculares y despertaron el interés de los biólogos celulares y moleculares en las relaciones hídricas de las plantas. Temprano (y actualmente) biofísicos de las plantas,explotando las teorías físicas sofisticadas, formularon el concepto general y unificador que el flujo de agua a través de las células y los tejidos de la planta puede ser entendida como el producto de la fuerza motriz y la conductancia.
En las plantas, en condiciones naturales, la absorción de agua por las raíces y la pérdida por las hojas son impulsados ​​por fuerzas siempre cambiantes, y lasplantas mantienen un equilibrio apropiado del agua ajustando continuamente la conductancia del agua de sus tejidos. El concepto del potencial hídrico unifica la descripción de estas fuerzas, hidrostática, osmótica, deriva de matriz, o gravitacional en la naturaleza. Sin embargo, la medición in situ de estas fuerzas está sujeta a trampas, ejemplificado por las controversias actuales sobre los mecanismosde la subida de la savia del xilema. Los gradientes del potencial hídrico también pueden ser manipulados experimentalmente y en estos estudios la conductancia de las células vegetales y tejidos ha sido vista largamente como un cuadro negro. ¿Cómo las células regulan su conductancia en este cuadro de negro?





CANALES DE AGUA: ¿UN REVOLUCIONARIO DESCUBRIMIENTO?

Células de guarda y tejidosvasculares juegan un papel central en la conductividad del agua y el control de la transpiración corriente, pero para entrar y salir de los tejidos vasculares, el agua tiene que fluir a través de las células vivas. Cuando el agua fluye a través de los tejidos vivos, puede seguir diferentes vías: a través de las paredes celulares (ruta apoplástica), de célula a célula a través de cualquiera de losplasmodesmos (ruta simplástica), o atravesando las membranas celulares (ruta transcelular). Se han desarrollado criterios biofísicos para distinguir entre la ruta apoplástica y la ruta célula a célula. Estos estudios se beneficiarán de recientes descripciones bioquímicas y genéticas de barreras celulares críticas, tales como la endodermis de la raíz con sus bandas de Caspary, y de nuevos conocimientossobre los mecanismos moleculares de entrada plasmodesmal.
El avance más importante hasta la fecha en la comprensión de la conductividad de células vivas ha venido del descubrimiento de una clase de proteínas de canales de agua llamados acuaporinas. Las acuaporinas ahora han sido encontradas en casi todos los organismos vivos. Pertenecen a una familia más grande de proteínas de membrana homólogas ala proteína bovina importante intrínseca (MIP) y muestran una estructura típica con seis dominios transmembrana y una simetría interna que muestra dos motivos muy conservados Asn-Pro-Ala. Debido a su abundancia, plantas homólogas MIP fueron identificadas a finales de 1980, pero pasaron varios años antes de que se reconociera que algunos de ellos pueden funcionar como canales de agua de altaeficiencia y facilitar la difusión de enormes cantidades de agua a lo largo de la transmembrana por gradientes de potencial hídrico.
Cuando este descubrimiento fue presentado en la Conferencia sobre la membrana de la planta en Monterey, California, en 1992, reacciones de la audiencia mostraron claramente que el descubrimiento estaba fuera de sintonía con el pensamiento actual de muchos. En ese...