아쿠아 포린 또한 통수로 알려진 생물학적 막 통과 단백질 분자이다. 그들은 세포 안팎으로 물의 빠르고 효율적인 흐름을 매개하여 물이 인지질 이중층의 전형적인 소수성 부분과 상호 작용하는 것을 방지합니다.
이 단백질은 배럴과 닮았으며 주로 나선으로 구성된 매우 특별한 분자 구조를 가지고 있습니다. 그들은 작은 미생물에서 동물과 식물에 이르기까지 다양한 계통으로 널리 분포되어 있습니다.
출처 : María Quezada Aranda, Wikimedia Commons
역사적 관점
생리학에 대한 기본 지식과 용질이 막 (활성 및 수동)을 통해 이동하는 메커니즘을 통해 간단한 확산으로 세포에 들어가고 나가는 물 수송이 문제를 일으키지 않는다고 추측 할 수 있습니다.
이 아이디어는 수년 동안 존재 해 왔습니다. 그러나 일부 연구자들은 물에 대한 투과성이 높은 특정 세포 유형 (예 : 신장)에서 확산이 수송을 설명하기에 충분한 메커니즘이 아니기 때문에 일부 물 수송 채널의 존재를 발견했습니다. 물의.
의사이자 연구원 인 Peter Agre는 1992 년 적혈구 막을 연구하면서 이러한 단백질 채널을 발견했습니다. 이 발견 덕분에 그는 동료들과 함께 2003 년 노벨상을 수상했습니다.이 최초의 아쿠아 포린은 "아쿠아 포린 1"이라고 불 렸습니다.
구조
아쿠아 포린의 모양은 모래 시계를 연상 시키며 두 개의 대칭 반쪽이 서로 반대 방향으로 향합니다. 이 구조는 세포의 이중 지질 막을 통과합니다.
아쿠아 포린의 모양은 매우 특별하며 다른 유형의 막 스패닝 단백질과 유사하지 않습니다.
아미노산 서열은 주로 극성입니다. 막 횡단 단백질은 알파 나선 세그먼트가 풍부한 세그먼트를 갖는 것이 특징입니다. 그러나 아쿠아 포린에는 그러한 영역이 없습니다.
현재 기술의 사용 덕분에 포린의 구조가 자세히 설명되었습니다. 세포질을 둘러싸고 작은 구멍으로 연결된 두 개의 작은 세그먼트가있는 6 개의 나선형 세그먼트로 구성된 24 ~ 30KDa의 단량체입니다.
이들 단량체는 각각 독립적으로 기능 할 수 있지만 4 개의 단위 그룹으로 조립됩니다. 작은 나선에는 NPA를 포함하여 일부 보존 된 모티프가 있습니다.
포유류 (AQP4)에서 발견되는 일부 아쿠아 포린에서는 초분자 결정 배열을 형성하는 더 높은 응집이 발생합니다.
물을 운반하기 위해 단백질의 내부는 극성이고 외부는 비극성이며 일반적인 구형 단백질과는 대조적입니다.
출처 : 작성자 없음. DanielMCR이 가정했습니다 (저작권 주장에 따라). , Wikimedia Commons를 통해
풍모
아쿠아 포린의 역할은 삼투 구배에 반응하여 물이 세포로 이동하는 것을 매개하는 것입니다. 추가적인 힘이나 펌핑이 필요하지 않습니다. 물은 아쿠아 포린에 의해 매개되는 삼투에 의해 세포로 들어오고 나가게됩니다. 일부 변종은 또한 글리세롤 분자를 가지고 있습니다.
이 수송을 수행하고 물에 대한 투과성을 실질적으로 증가시키기 위해, 세포막은 10,000 제곱 마이크로 미터 정도의 밀도로 아쿠아 포린 분자로 가득 차 있습니다.
동물의 기능
물 수송은 유기체에게 매우 중요합니다. 신장의 구체적인 예를 들어 보겠습니다. 신장은 매일 엄청난 양의 물을 여과해야합니다. 이 프로세스가 제대로 발생하지 않으면 결과는 치명적입니다.
소변 농도 외에도 아쿠아 포린은 일반적인 체액 항상성, 뇌 기능, 분비샘 분비, 피부 수화, 남성 생식력, 시력, 청력에 관여합니다. 생물학적.
생쥐에서 수행 된 실험에서, 그들은 물 수송과는 거리가 먼 역할 인 세포 이동에도 참여한다는 결론을 내 렸습니다.
식물의 기능
아쿠아 포린은 대부분 식물계에서 다양합니다. 땀, 번식, 신진 대사와 같은 중요한 과정이 이러한 유기체에서 매개됩니다.
또한 환경 조건이 최적이 아닌 환경에서 적응 메커니즘으로 중요한 역할을합니다.
미생물의 기능
아쿠아 포린은 미생물에 존재하지만 특정 기능은 아직 발견되지 않았습니다.
주로 두 가지 이유가 있습니다. 미생물의 높은 표면 대 부피 비율은 빠른 삼투 평형을 의미하며 (아쿠아 포린이 불필요하게 됨) 미생물의 결실 연구는 명확한 표현형을 산출하지 못했습니다.
그러나 아쿠아 포린은 저온에서 막의 물 투과성을 유지하면서 연속적인 동결 및 해동에 대한 보호를 제공 할 수 있다고 추측됩니다.
종류
아쿠아 포린 분자는 식물과 동물 및 덜 복잡한 유기체 모두에서 다양한 계통에서 알려져 있으며, 이들은 서로 매우 유사합니다. 우리는 진화 초기에 나타난 것으로 가정합니다.
식물에서 약 50 개의 다른 분자가 발견 된 반면, 포유류는 신장, 폐, 외 분비선 및 소화 관련 기관의 상피 및 내피 조직과 같은 다양한 조직에 분포되어있는 13 개에 불과합니다.
그러나 아쿠아 포린은 중추 신경계의 성상 세포 및 각막 및 섬모 상피와 같은 눈의 특정 영역에서와 같이 신체의 유체 수송과 명백하고 직접적인 관계가없는 조직에서도 발현 될 수 있습니다.
진균, 박테리아 (대장균 등)의 막과 엽록체 및 미토콘드리아와 같은 세포 기관의 막에도 아쿠아 포린이 있습니다.
아쿠아 포린과 관련된 의학적 병리
신장 세포에 존재하는 아쿠아 포린 2 서열에 결함이있는 환자는 수분을 유지하기 위해 20 리터 이상의 물을 마셔야합니다. 이러한 의학적 경우에는 적절한 소변 농도가 없습니다.
반대 사례도 흥미로운 임상 사례로 이어집니다. 아쿠아 포린 2가 과도하게 생성되면 환자에게 과도한 체액이 유지됩니다.
임신 중에는 아쿠아 포린 합성이 증가합니다. 이 사실은 임산부의 일반적인 체액 저류를 설명합니다. 마찬가지로, 아쿠아 포린 2의 부재는 특정 유형의 당뇨병 발병과 관련이 있습니다.
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