Hemosyaniinien ominaisuudet ja toiminnot



avaimenreikä ovat proteiineja, jotka ovat vastuussa hapen kuljetuksesta nestefaasissa selkärangattomiin, joihin kuuluvat yksinomaan niveljalkaiset ja nilviäiset. Hemosyaniinien hemolymfissä on rooli, joka vastaa veren hemoglobiinia lintuissa ja nisäkkäissä. Sen tehokkuus kuljettajana on kuitenkin alhaisempi.

Koska hemosyaniinit ovat proteiineja, jotka käyttävät kuparia hapen talteenottamiseksi raudan sijasta, ne ottavat sinisen värin hapetettaessa. Voidaan sanoa, että eläimet, jotka käyttävät sitä, ovat sinisiä veri eläimiä.

Me, kuten muutkin nisäkkäät, päinvastoin, ovat punasoluja. Tämän toiminnon suorittamiseksi jokainen tämän metalloproteiinin molekyyli vaatii kaksi kupariatomia kutakin hapetettua kompleksia kohti.

Toinen ero sinisen veren ja punasolujen välillä on hapen kuljettaminen. Ensimmäisessä hemosyaniinia esiintyy suoraan eläimen hemolymfissa. Hemoglobiinia toisaalta kuljettavat erikoistuneet solut, joita kutsutaan erytrosyyteiksi.

Jotkut hemosyaniinit ovat parhaiten tuttuja ja parhaiten tutkittuja proteiineja. Niillä on laaja rakenteellinen monimuotoisuus ja ne ovat osoittautuneet erittäin käyttökelpoisiksi monenlaisissa lääketieteellisissä ja terapeuttisissa sovelluksissa ihmisissä.

indeksi

  • 1 Yleiset ominaisuudet
  • 2 Toiminnot
    • 2.1 Muut toiminnot
  • 3 Käyttö
  • 4 Viitteet

Yleiset ominaisuudet

Parhaiten karakterisoidut hemosyaniinit ovat ne, jotka on eristetty nilviäisistä. Nämä ovat suurimpia tunnettuja proteiineja, joiden molekyylipainot vaihtelevat välillä 3,3 - 13,5 MDa.

Molluskin hemosyaniinit ovat valtavia monomeeristen glykoproteiinien onttoja sylintereitä, jotka kuitenkin voivat olla liukoisia eläimen hemolymfiin..

Yksi syy sen korkeaan liukoisuuteen on se, että hemosyaniinien pinta on erittäin korkea. Ne muodostavat 330–550 kDa: n hajoamis- tai multidekamerosyksiköitä, jotka käsittävät seitsemän paralogista funktionaalista yksikköä.

Paraloginen geeni on sellainen, joka syntyy geneettisen päällekkäisyyden tapahtumasta: paraloginen proteiini syntyy paralogisen geenin translaatiosta. Toiminnallisten domeenien organisaatiosta riippuen nämä alayksiköt ovat vuorovaikutuksessa keskenään muodostaen decamers, didecameros ja tridecameros.

Niveljalkaisten hemosyaniini on toisaalta heksameeri. Sen natiivissa tilassa se löytyy heksameerien kerrannaisista (2 x 6 - 8 x 6). Jokainen alayksikkö painaa välillä 70 - 75 kDa.

Toinen merkittävä hemosyaniinien ominaisuus on se, että ne ovat rakenteellisesti ja toiminnallisesti stabiileja melko laajalla lämpötila-alueella (-20 ° C: sta yli 90 ° C: seen).

Organisaatiosta riippuen hemosyaniinit voidaan syntetisoida eläimen erikoistuneissa elimissä. Äyriäisissä se on hepatopankreas. Muissa organismeissa ne syntetisoidaan tietyissä soluissa, kuten kelaattien syanosyytteissä tai nilviäisten rogosyyteissä.

tehtävät

Hemosyaniinien tunnetuin tehtävä liittyy niiden osallistumiseen energia-aineenvaihduntaan. Hemosyaniini saa aikaan aerobisen hengityksen merkittävässä osassa selkärangattomia.

Tärkein bioenerginen reaktio eläimissä on hengitys. Solutasolla hengitys mahdollistaa sokerimolekyylien hajottamisen hallitusti ja peräkkäin, esimerkiksi energian saamiseksi.

Tämän prosessin suorittamiseksi tarvitaan elektronien lopullinen hyväksyjä, joka kaikilla tarkoituksilla on hapen antonomialaisuuden avulla. Sen talteenotosta ja kuljetuksesta vastaavat proteiinit vaihtelevat.

Monet niistä käyttävät orgaanisten renkaiden kompleksia, joka monimutkaistaa rautaa voidakseen vuorovaikutuksessa hapen kanssa. Esimerkiksi hemoglobiini käyttää porfyriiniä (hemiryhmää).

Toiset käyttävät samaan tarkoitukseen metalleja, kuten kuparia. Tässä tapauksessa metalli muodostaa väliaikaisia ​​komplekseja, joissa on aminohappotähteitä kantajaproteiinin aktiivisesta kohdasta.

Vaikka monet kupariproteiinit katalysoivat hapettavia reaktioita, hemosyaniinit reagoivat hapen kanssa palautuvasti. Hapetus varmistetaan vaiheessa, jossa kupari kulkee tilasta I (väritön) tilaan II hapetettuna (sininen).

Se kuljettaa happea hemolymfiin, jossa se edustaa 50 - yli 90% kokonaisproteiinista. Hemosyaniinia voidaan löytää jopa 100 mg / ml pitoisuuksina, vaikka sen tehokas fysiologinen rooli olisi alhainen..

Muut toiminnot

Vuosien aikana kerääntyneet todisteet osoittavat, että hemosyaniinit täyttävät muita toimintoja paitsi hapensiirtiminä. Hemosyaniinit osallistuvat sekä homeostaattisiin että fysiologisiin prosesseihin. Näitä ovat molting, hormonien kuljetus, osmoregulaatio ja proteiinien varastointi.

Toisaalta on osoitettu, että hemosyaniinit vaikuttavat olennaisesti luontaiseen immuunivasteeseen. Hemosyaniinipeptidit ja niihin liittyvät peptidit osoittavat antiviraalista aktiivisuutta sekä fenoloksidaasiaktiivisuutta. Tämä viimeinen aktiivisuus, hengitysteiden fenoloksidaasi, liittyy taudinaiheuttajia vastaan ​​tapahtuviin puolustusprosessiin.

Hemosyaniinit toimivat myös peptidiprekursoriproteiineina, joilla on antimikrobinen ja sienilääke. Toisaalta on havaittu, että joillakin hemosyaniineilla on ei-spesifinen sisäinen antiviraalinen aktiivisuus.

Tämä aktiivisuus ei ole sytotoksinen itse eläimelle. Muiden taudinaiheuttajien torjunnassa hemosyaniinit voivat agglutinoida esimerkiksi bakteerien läsnä ollessa ja lopettaa infektion..

On myös tärkeää huomata, että hemosyaniinit ovat mukana reaktiivisten happilajien (ROS) tuotannossa. ROS ovat perusmolekyylejä immuunijärjestelmän toiminnassa sekä reaktioissa patogeeneihin kaikissa eukaryooteissa.

sovellukset

Hemosyaniinit ovat vahvoja immunostimulantteja nisäkkäissä. Tästä syystä niitä on käytetty molekyylien hypoallergeenisina kuljettajina, jotka eivät kykene herättämään immuunivastetta itsestään (hapteenit).

Toisaalta niitä on käytetty myös tehokkaina hormonien, lääkkeiden, antibioottien ja toksiinien kuljettajina. Niitä on myös testattu mahdollisina viruslääkkeinä ja seuralaisina kemiallisissa syövän vastaisissa terapioissa.

Lopuksi on näyttöä siitä, että tiettyjen äyriäisten hemosyaniinien aktiivisuus on joissakin koe-eläinjärjestelmissä. Testatut syöpäkäsittelyt sisältävät virtsarakon, munasarjan, rinnan jne..

Rakenteellisesta ja toiminnallisesta näkökulmasta hemosyaniinilla on omat ominaisuutensa, jotka tekevät niistä ihanteellisen uusien biologisten nanomateriaalien kehittämiseen. Niitä on käytetty esimerkiksi sähkökemiallisten biosensorien syntymisessä huomattavalla menestyksellä.

viittaukset

  1. Abid Ali, S., Abbasi, A. (011) Scorpion hemosyaniini: sininen veri. DM Verlag Dr. Müller, Saksa.
  2. Coates, C. J., Nairn, J. (2014) Hemosyaniinien erilaiset immuunitoiminnot. Developmental and Comparative Immunology, 45: 43-55.
  3. Kato, S., Matsui, T., Gatsogiannis, C., Tanaka, Y. (2018) Molluscan hemocyanin: rakenne, kehitys ja fysiologia. Biofysikaaliset arviot, 10: 191-202.
  4. Metzler, D. (2012) Biokemia: Elävien solujen kemialliset reaktiot. Elsevier, NY, Yhdysvallat.
  5. Yang, P., You, J., Li, F., Fei, J., Feng, B., He, X. Zhou, J. (2013) Hemosyaniini- [sähköposti suojattu] NP- pohjainen sähkökemiallinen biosensointialusta hiilimusta-hybridi-nanokomposiittielokuva. Analyyttiset menetelmät, 5: 3168-3171.
  6. Zanjani, N. T., Saksena, M.M., Dehghani, F., Cunningham, A.L. (2018) Merestä vuodeen: nilviäisten hemosyaniinien terapeuttinen potentiaali. Current Medicinal Chemistry, 25: 2292-2303.