アクアポリンの機能、構造および種類



の アクアポリン, 水チャネルとも呼ばれる、生体膜を通過するタンパク質の性質の分子です。それらは、細胞内外への迅速かつ効率的な水の流れを仲介し、水がリン脂質二重層の典型的な疎水性部分と相互作用するのを防ぐのに関与している。.

これらのタンパク質はバレルに似ており、主にヘリックスからなる非常に特殊な分子構造を持っています。それらは、それらが豊富である小さな微生物から動植物までを含む、異なる系統に広く分布しています。.

索引

  • 1歴史的展望
  • 2つの構造
  • 3つの機能
    • 3.1動物における機能
    • 3.2植物における機能
    • 3.3微生物における機能
  • 4種類
  • 5アクアポリンに関連する医学的病状
  • 6参考文献

歴史的展望

生理学および溶質が膜を通過するメカニズム（能動的および受動的）に関する基本的な知識があれば、水の輸送は問題にはならず、単純な拡散によって細胞に出入りすることは考えられない.

このアイデアは長年にわたって扱われてきました。しかし、透水性の高い特定の細胞型（腎臓など）では、拡散が輸送を説明するのに十分ではないため、一部の研究者は何らかの水輸送経路の存在を見ました。水の.

医師と研究者のPeter Agreは、赤血球の膜を処理しながら、1992年にこれらのタンパク質チャンネルを発見しました。この発見のおかげで、彼は（同僚と共に）2003年にノーベル賞を受賞しました。この最初のアクアポリンは「アクアポリン1」と呼ばれました。.

構造

アクアポリンの形状は砂時計に似ており、2つの対称的な半分が反対方向に向いています。この構造は細胞の二重脂質膜を通過します.

アクアポリンの形態は非常に特殊であり、膜を通過する他のタイプのタンパク質には似ていないことを言及する必要があります。.

アミノ酸配列は主に極性である。膜貫通タンパク質は、アルファヘリックスセグメントに富むセグメントを有することを特徴とする。しかしながら、アクアポリンはそのような領域を欠いている.

現在の技術の使用のおかげで、ポリン構造を詳細に解明することが可能であった：それらは、細胞質を取り囲みそして小さな孔によって連結されている２つの小さなセグメントを有する６つのらせんセグメントからなる２４〜３０ＫＤａのモノマーである。.

これらのモノマーは、それぞれ独立して作動することができるが、４つのユニットのグループに組み立てられる。小型プロペラでは、NPAを含むいくつかの保存モチーフがあります。.

哺乳動物に見られるいくつかのアクアポリン（AQP4）では、超分子結晶配列を形成するより高い凝集が起こる。.

水を輸送するために、一般的な球状タンパク質とは反対に、タンパク質の内部は極性であり、外部は無極性です。.

機能

アクアポリンの機能は、浸透圧勾配に応答して細胞の内部への水の輸送を媒介することである。それはいかなる種類の追加の力またはポンピングも必要としない：水はアクアポリンによって媒介される浸透によって細胞に出入りする。いくつかの変異体はグリセロール分子も担持する.

この輸送を実行しそして実質的に水透過性を増大させるために、細胞膜は、１０，０００平方マイクロメートルのオーダーの密度で、アクアポリン分子で満たされている。.

動物における機能

水の輸送は生物にとって極めて重要です。腎臓の正確な例を見てみましょう：彼らは毎日大量の水をろ過するべきです。このプロセスが正しく行われないと、結果は致命的になります。.

尿の濃度に加えて、アクアポリンは体液の一般的な恒常性、脳機能、腺分泌、皮膚の水分補給、男性の受胎能、視覚、聴覚に関係しています。生物学的.

マウスで行われた実験では、それらは細胞移動にも関与していると結論付けられました。.

植物における機能

アクアポリンは主に植物界で多様です。これらの生物では、発汗、生殖、代謝などの重要な過程を媒介します.

さらに、それらは、環境条件が最適ではない環境における適応メカニズムとして重要な役割を果たす。.

微生物における機能

アクアポリンは微生物に存在しますが、特定の機能はまだ発見されていません.

主に2つの理由のために：微生物の高い表面容積比は速い浸透平衡を仮定し（アクアポリンを不要にする）、そして微生物欠失の研究は明確な表現型を生み出していない.

しかしながら、アクアポリンは連続的な凍結および解凍事象に対してある程度の保護を提供し、低温で膜中の透水性を維持することができると推測される。.

タイプ

アクアポリン分子は、植物や動物、そしてそれほど複雑ではない生物の両方で、さまざまな系統で知られています。そして、これらはお互いによく似ています。.

植物では約50種類の分子が発見されていますが、哺乳類は腎臓の上皮組織や内皮組織、消化に関連する臓器などのさまざまな組織に分布している分子は13個しかありません.

しかしながら、アクアポリンは、中枢神経系の星状細胞および角膜および毛様体上皮のような眼の特定の領域のように、体内の体液の輸送と明白かつ直接的な関係を有さない組織においても発現され得る。.

細菌の真菌膜にはアクアポリンが含まれています。 大腸菌）葉緑体やミトコンドリアなどの細胞小器官の膜に.

アクアポリンに関連した医学的病理

腎臓の細胞に存在するアクアポリン2の配列に何らかの欠陥がある患者では、水分補給を維持するために20リットル以上の水分を摂取しなければなりません。これらの医学的症例では、尿の適切な濃度はありません.

反対の場合も興味深い臨床例になります：過剰なアクアポリン2の産生は患者の過剰な体液貯留につながります.

妊娠期間中、アクアポリンの合成が増加します。この事実は、将来の母親によく見られる流動性の保持を説明しています。同様に、アクアポリン2が存在しないことは、ある種の糖尿病の出現と関連しています.

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