Hemocianinok jellemzői és funkciói

az kulcslyuk olyan fehérjék, amelyek az oxigén folyékony fázisban történő szállítására szolgálnak gerinctelen állatokban, amelyek kizárólag ízeltlábúak és puhatestűek. A hemolimphben lévő hemocianinok szerepet játszanak a madarak és emlősök vér hemoglobinjával analóg módon. Ugyanakkor a transzporterben való hatékonysága alacsonyabb.

Mivel a hemocianinok olyan fehérjék, amelyek rézet használnak az oxigén megkötésére a vas helyett, oxidálva kék színt kapnak. Elmondható, hogy az állatok, amelyek használják, kék vér állatok.

Mi, mint más emlősök, épp ellenkezőleg, vörösvérű állatok. Ennek a funkciónak a végrehajtásához ennek a metalloproteinnek minden molekulája két rézatomot igényel minden egyes összetett oxigénhez.

Egy másik különbség a kék vér és a vörösvértestek között az oxigén szállítása. Az előbbi hemocianin közvetlenül jelen van az állat hemolimphében. Ezzel szemben a hemoglobinot az eritrocitáknak nevezett speciális sejtek hordozzák.

A hemocianinek némelyike ​​a legismertebb és legjobban vizsgált fehérjék közé tartozik. Ezek széles szerkezeti sokféleséget mutatnak, és nagyon hasznosnak bizonyultak az emberekben alkalmazott orvosi és terápiás alkalmazások széles körében.

index

• 1 Általános jellemzők
• 2 Funkciók
  • 2.1 Egyéb funkciók
• 3 Használat
• 4 Referenciák

Általános jellemzők

A legjobban jellemzett hemocianinok azok, amelyeket a puhatestűekből izoláltak. Ezek a legismertebb fehérjék közé tartoznak, amelyek molekulatömege 3,3 és 13,5 MDa között mozog.

A puhatestű hemocianinok multimer glikoproteinek hatalmas üreges palackjai, amelyek azonban az állat hemolimphében oldódnak..

A magas oldhatóság egyik oka, hogy a hemocianinok felülete nagyon magas negatív töltéssel rendelkezik. Ezek 330 és 550 kDa közötti szennyeződések vagy multidecamerok alegységeit alkotják, amelyek hét paralóg funkcionális egységet tartalmaznak..

A paralóg gén olyan, amely genetikai átfedésekből ered: egy paralóg fehérje egy paralóg gén transzlációjából származik. Funkcionális doménjeik szervezésétől függően ezek az alegységek kölcsönhatásba lépnek egymással, hogy decamereket, didecamerókat és tridecamerókat képezzenek.

Az ízeltlábúak hemocianinja viszont hexamer. Natív állapotában a hexamerek többszörösének (2 x 6-tól 8 x 6-ig) integrálaként találhatók. Minden alegység 70 és 75 kDa között van.

A hemocianinok másik kiemelkedő jellemzője, hogy szerkezeti és funkcionálisan stabilak -20 ° C és 90 ° C közötti hőmérsékleten..

A szervezettől függően az állatok speciális szerveiben szintetizálhatók a hemocianinok. A rákfélékben ez a hepatopancreas. Más organizmusokban különösen olyan sejtekben szintetizálódnak, mint a kelátképzők cianocitái vagy a puhatestűek rogocitái..

funkciók

A hemocianinok legismertebb funkciója az energetikai metabolizmusban való részvételük. A hemocianin a gerinctelen állatok jelentős többségében aerob légzést tesz lehetővé.

Az állatoknál a legfontosabb bioenergetikai reakció a légzés. A sejtek szintjén a légzés lehetővé teszi a cukormolekulák szabályozott és egymást követő módon történő lebontását, például az energia előállításához.

Ennek a folyamatnak a végrehajtásához az elektronok végső elfogadója szükséges, amely minden célra antonomasia, oxigén. A befogásért és a szállításért felelős fehérjék változatosak.

Sokan olyan szerves gyűrűkből álló komplexet használnak, amely a vasat komplexálja az oxigénnel való kölcsönhatás érdekében. A hemoglobin például porfirint (hem csoportot) használ..

Mások ugyanazon célból fémeket, például rézet használnak. Ebben az esetben a fém ideiglenes komplexeket képez a hordozófehérje aktív helyén lévő aminosavmaradékokkal.

Bár sok rézfehérje katalizálja az oxidatív reakciókat, a hemocianinok reverzibilisen reagálnak az oxigénnel. Az oxidációt egy olyan lépésben igazoljuk, amelyben a réz az I. állapotból (színtelen) a II. Állapotba oxidálódik (kék).

Az oxigént szállítja a hemolimphba, amelyben a teljes fehérje 50-90% -át képviseli. Fontos fiziológiai szerepének figyelembe vétele érdekében, bár alacsony hatékonysággal, a hemocianin a 100 mg / ml koncentrációban megtalálható..

Egyéb funkciók

Az évek során felhalmozódott bizonyítékok azt mutatják, hogy a hemocianinok más funkciókat is teljesítenek, mint az oxigénszállító. A hemocianinok részt vesznek mind homeosztatikus, mind fiziológiai folyamatokban. Ezek közé tartozik a molting, a hormonok szállítása, a fehérjék osmoregulációja és tárolása.

Másrészt bebizonyosodott, hogy a hemocianinok alapvető szerepet játszanak a veleszületett immunválaszban. A hemocianin peptidek és a kapcsolódó peptidek antivirális aktivitást, valamint fenoloxidáz aktivitást mutatnak. Ez az utolsó aktivitás, a légzőszervi fenoloxidáz, a kórokozókkal szembeni védelmi folyamatokhoz kapcsolódik.

A hemocianinok antimikrobiális és gombaellenes hatású peptid prekurzor fehérjékként is működnek. Másrészt azt tapasztaltuk, hogy egyes hemocianinok nem specifikus intrinsic antivirális aktivitással rendelkeznek.

Ez az aktivitás nem citotoxikus az állat számára. Az egyéb kórokozók elleni küzdelemben a hemocianinok agglutinálhatnak például baktériumok jelenlétében és megállíthatják a fertőzést.

Fontos megjegyezni, hogy a hemocianinok részt vesznek a reaktív oxigénfajok (ROS) előállításában. A ROS alapvető molekulák az immunrendszer működésében, valamint a kórokozókra adott válaszokban minden eukariótában.

alkalmazások

A hemocianinok erős immunstimulánsok emlősökben. Emiatt a molekulák hipoallergén transzportereként használták őket, amelyek nem képesek maguknak egy immunválaszt felidézni (haptens)..

Másrészt a hormonok, gyógyszerek, antibiotikumok és toxinok hatékony hordozói is használhatók. Azt is tesztelték, mint potenciális vírusellenes vegyületeket és a rák elleni kémiai terápiák társait.

Végül bizonyíték van arra, hogy egyes rákfélék hemocianinjai néhány kísérleti állatrendszerben tumorellenes hatást fejtenek ki. A tesztelt rákkezelések közé tartozik a hólyag, a petefészek, a mell stb..

Strukturális és funkcionális szempontból a hemocianinok saját tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek ideálisak az új biológiai nanoanyagok fejlesztéséhez. Ezeket például az elektrokémiai bioszenzorok nagy sikerrel történő előállítására használják.

referenciák

1. Abid Ali, S., Abbasi, A. (011) Scorpion hemocyanin: A kék vér. DM Verlag Dr. Müller, Németország.
2. Coates, C. J., Nairn, J. (2014) A hemocianinok változatos immunfunkciói. Developmental és Comparative Immunology, 45: 43-55.
3. Kato, S., Matsui, T., Gatsogiannis, C., Tanaka, Y. (2018), puhatestű hemocianin: szerkezet, evolúció és fiziológia. Biophysical Reviews, 10: 191-202.
4. Metzler, D. (2012) Biokémia: Az élő sejtek kémiai reakciói. Elsevier, NY, USA.
5. Yang, P., You, J., Li, F., Fei, J., Feng, B., He, X. Zhou, J. (2013) Elektrokémiai bioszenzációs platform hemocianin- [e-mail védett] NP- alapú szén-fekete hibrid nano-kompozit film. Analitikai módszerek, 5: 3168-3171.
6. Zanjani, N. T., Saksena, M.M., Dehghani, F., Cunningham, A.L. (2018) Az óceánról az ágy mellé: a puhatestű hemocianinok terápiás potenciálja. Current Medicinal Chemistry, 25: 2292-2303.