Značajke i funkcije hemocijanina



ključaonica su proteini odgovorni za transport kisika u tekućoj fazi u beskralježnjacima koji uključuju isključivo artropode i mekušce. Hemocijanini u hemolimfi igraju ulogu analognu krvnom hemoglobinu kod ptica i sisavaca. Međutim, njegova učinkovitost kao transportera je niža.

Budući da su hemocianini proteini koji koriste bakar za zadržavanje kisika umjesto željeza, kada se oksidiraju, oni dobivaju plavu boju. Može se reći da su životinje koje ga koriste plave krvi životinje.

Naprotiv, mi, kao i drugi sisavci, smo crvenokrvne životinje. Da bi se izvršila ova funkcija, svaka molekula ovog metaloproteina zahtijeva dva atoma bakra za svaki kompleks kisika.

Još jedna razlika između plave krvi i crvenih krvnih životinja je kako prenijeti kisik. U prvom slučaju, hemocianin je izravno prisutan u hemolimfi životinje. Hemoglobin, s druge strane, nose specijalizirane stanice koje se nazivaju eritrociti.

Neki od hemocijanina su među najpoznatijim i najbolje proučavanim proteinima. Oni predstavljaju široku strukturnu raznolikost i pokazali su se vrlo korisni u širokom rasponu medicinskih i terapeutskih primjena kod ljudi.

indeks

  • 1 Opće karakteristike
  • 2 Funkcije
    • 2.1 Ostale funkcije
  • 3 Upotreba
  • 4 Reference

Opće karakteristike

Najbolji karakterizirani hemocijanini su oni koji su izolirani iz mekušaca. To su među najvećim poznatim proteinima, s molekularnim masama u rasponu od 3,3 do 13,5 MDa.

Hromocijanini mekušaca su ogromni šuplji cilindri multimernih glikoproteina koji se, međutim, mogu naći topljivi u hemolimfi životinje.

Jedan od razloga za njegovu visoku topljivost je što hemocijanini imaju površinu s vrlo visokim negativnim nabojem. Oni formiraju podjedinice dekamera ili multideasedros između 330 i 550 kDa, koje čine sedam paralogijskih funkcionalnih jedinica.

Paralogni gen je onaj koji proizlazi iz događaja genetske duplikacije: paralogički protein proizlazi iz translacije paralognog gena. Ovisno o organizaciji njihovih funkcionalnih domena, ove podjedinice međusobno djeluju kako bi oblikovale decamers, didecameros i tridecameros.

S druge strane, hemocijanin artropoda je heksamerni. U svom izvornom stanju može se naći kao integral višestrukih heksamera (od 2 x 6 do 8 x 6). Svaka podjedinica teži između 70 i 75 kDa.

Još jedna izvanredna karakteristika hemocijanina je da su strukturno i funkcionalno stabilni u prilično širokom temperaturnom rasponu (od -20 ° C do preko 90 ° C)..

Ovisno o organizmu, hemocianini se mogu sintetizirati u specijaliziranim organima životinje. Kod rakova to je hepatopancreas. U drugim organizmima, oni se sintetiziraju u određenim stanicama kao što su cijanociti helicirata ili rogociti mekušaca.

funkcije

Najpoznatija funkcija hemocianina odnosi se na njihovo sudjelovanje u energetskom metabolizmu. Hemocyanin omogućuje aerobno disanje kod značajne većine beskralježnjaka.

Najvažnija bioenergetska reakcija kod životinja je disanje. Na staničnoj razini, disanje dopušta degradiranje molekula šećera na kontrolirani i sukcesivni način, na primjer, za dobivanje energije.

Da bi se proveo ovaj proces, potreban je konačni akceptor elektrona, koji je za sve svrhe, antonomazijom, kisikom. Proteini odgovorni za njegovo hvatanje i transport različiti su.

Mnogi od njih koriste kompleks organskih prstenova koji kompleksiraju željezo da bi mogli djelovati s kisikom. Hemoglobin, na primjer, koristi porfirin (heme grupa).

Drugi koriste metale kao što je bakar za istu svrhu. U ovom slučaju, metal formira privremene komplekse s aminokiselinskim ostacima s aktivnog mjesta proteina nosača.

Iako mnogi bakreni proteini kataliziraju oksidacijske reakcije, hemocianini reagiraju s kisikom reverzibilno. Oksidacija se provjerava u koraku u kojem bakar prelazi iz stanja I (bezbojno) u stanje II oksidirano (plavo).

Prenosi kisik u hemolimfu, u kojoj predstavlja 50 do više od 90% ukupnog proteina. Zbog svoje važne fiziološke uloge, premda s niskom učinkovitošću, hemocianin se može naći u koncentracijama visokim do 100 mg / mL.

Ostale funkcije

Dokazi nagomilani tijekom godina pokazuju da hemocijanini ispunjavaju druge funkcije osim što djeluju kao prijenosnici kisika. Hemokianini sudjeluju u homeostatskim i fiziološkim procesima. To uključuje molting, transport hormona, osmoregulaciju i skladištenje proteina.

Dokazano je, s druge strane, da hemocianini igraju temeljnu ulogu u urođenom imunološkom odgovoru. Hemocianinski peptidi i srodni peptidi pokazuju antivirusnu aktivnost, kao i aktivnost fenoloksidaze. Ova posljednja aktivnost, respiratorna fenoloksidaza, povezana je s obrambenim procesima protiv patogena.

Hemocijanini također djeluju kao proteinski prekursorski proteini s antimikrobnim i antifungalnim djelovanjem. Utvrđeno je, s druge strane, da neki hemocianini imaju nespecifičnu intrinzičnu antivirusnu aktivnost.

Ova aktivnost nije citotoksična za samu životinju. U borbi protiv drugih patogena, hemocianini se mogu aglutinirati u prisutnosti, na primjer, bakterija i zaustaviti infekciju.

Također je važno napomenuti da su hemocijanini uključeni u proizvodnju reaktivnih kisikovih vrsta (ROS). ROS su osnovne molekule u funkcioniranju imunološkog sustava, kao iu odgovorima na patogene kod svih eukariota.

aplikacije

Hemocijanini su jaki imunostimulansi kod sisavaca. Iz tog razloga, oni su korišteni kao hipoalergeni transporteri molekula koje nisu sposobne same probuditi imunološki odgovor (hapteni).

S druge strane, koriste se i kao učinkoviti transporteri hormona, lijekova, antibiotika i toksina. Također su testirani kao potencijalni antivirusni spojevi i kao suputnici u kemijskim terapijama protiv raka.

Konačno, postoje dokazi da hemocijani određenih rakova pokazuju antitumorsko djelovanje u nekim eksperimentalnim životinjskim sustavima. Tretmani raka koji su testirani uključuju mjehur, jajnike, dojku itd..

S strukturne i funkcionalne točke gledišta, hemocianini imaju svoje osobine koje ih čine idealnim za razvoj novih bioloških nanomaterijala. Oni su korišteni, na primjer, u generiranju elektrokemijskih biosenzora sa značajnim uspjehom.

reference

  1. Abid Ali, S., Abbasi, A. (011) Scorpion hemocyanin: Plava krv. DM Verlag Dr. Müller, Njemačka.
  2. Coates, C.J., Nairn, J. (2014) Različite imunološke funkcije hemocijanina. Razvojna i komparativna imunologija, 45: 43-55.
  3. Kato, S., Matsui, T., Gatsogiannis, C., Tanaka, Y. (2018) Molluscan hemocyanin: struktura, evolucija i fiziologija. Biophysical Reviews, 10: 191-202.
  4. Metzler, D. (2012) Biokemija: kemijske reakcije živih stanica. Elsevier, NY, SAD.
  5. Yang, P., Vi, J., Li, F., Fei, J., Feng, B., He, X. Zhou, J. (2013) Elektrokemijska platforma za biosenziranje temeljena na hemocyanin- hibridni nano-kompozitni film čađe. Analitičke metode, 5: 3168-3171.
  6. Zanjani, N.T., Saksena, M.M., Dehghani, F., Cunningham, A.L. Current Medicinal Chemistry, 25: 2292-2303.