-Hemosyaniinit ovat proteiineja vastuussa hapen liikenteen nestefaasissa selkärangattomat ovat yksinomaan, niveljalkaisten ja nilviäisiä. Hemosyaniinien hemosyaniinit täyttävät samanlaisen roolin kuin lintujen ja nisäkkäiden veressä oleva hemoglobiini. Sen tehokkuus kuljettimena on kuitenkin heikompi.
Koska hemosyaniinit ovat proteiineja, jotka käyttävät kuparia raudan sijasta hapen pidättämiseen, ne muuttuvat sinisiksi hapettuessaan. Voidaan sanoa, että sitä käyttävät eläimet ovat sinivereisiä.
Hemosyaniinimolekyyli.
Me, kuten muut nisäkkäät, päinvastoin, olemme punaveriset eläimet. Tämän funktion suorittamiseksi jokainen tämän metalloproteiinin molekyyli vaatii kaksi kupariatomia kutakin kompleksoitua happea kohti.
Toinen ero sini- ja punaveristen eläinten välillä on tapa, jolla ne kuljettavat happea. Edellisessä hemosyaniini esiintyy suoraan eläimen hemolymfissä. Hemoglobiinia sitä vastoin kantavat erikoistuneet solut, joita kutsutaan punasoluiksi.
Jotkut hemosyaniinista kuuluvat tunnetuimpiin ja parhaiten tutkittuihin proteiineihin. Niillä on suuri rakenteellinen monimuotoisuus ja ne ovat osoittautuneet erittäin hyödyllisiksi monenlaisissa lääketieteellisissä ja terapeuttisissa sovelluksissa ihmisille.
Yleispiirteet, yleiset piirteet
Parhaiten karakterisoidut hemosyaniinit ovat niitä, jotka on eristetty nilviäisistä. Nämä ovat suurimpia tunnettuja proteiineja, joiden molekyylimassat ovat välillä 3,3 - 13,5 MDa.
Nilviäisten hemosyaniinit ovat valtavia onttoja multimeeristen glykoproteiinivaluteiden joukkoja, jotka voidaan kuitenkin löytää liukoisiksi eläimen hemolymfiin.
Yksi syy niiden korkeaan liukoisuuteen on, että hemosyaniinilla on pinta, jolla on erittäin korkea negatiivinen varaus. Ne muodostavat dekamerin tai multidekamerin alayksiköitä välillä 330 - 550 kDa, käsittäen noin seitsemän paralogista funktionaalista yksikköä.
Paralogue-geeni on sellainen, joka syntyy geneettisestä päällekkäisyydestä: paralogue-proteiini syntyy paralogue-geenin translaatiosta. Funktionaalisten domeenien organisaatiosta riippuen nämä alayksiköt vuorovaikutuksessa toistensa kanssa muodostavat dekameerit, didekameerit ja tridekamerit.
Niveljalkaisten hemosyaniini on sitä vastoin heksameeri. Alkuperäisessä tilassaan se voidaan löytää heksameerien monikertojen kokonaislukuna (2 x 6 - 8 x 6). Jokainen alayksikkö painaa välillä 70 - 75 kDa.
Toinen merkittävä hemosyaniinien ominaisuus on, että ne ovat rakenteellisesti ja toiminnallisesti stabiileja melko laajalla lämpötila-alueella (-20 ° C - yli 90 ° C).
Organismista riippuen, hemosyaniinit voidaan syntetisoida eläimen erikoistuneissa elimissä. Äyriäisissä se on hepatopancreas. Muissa organismeissa ne syntetisoidaan tietyissä soluissa, kuten kemisiceraattien syanosyytit tai nilviäisten rogosyytit.
ominaisuudet
Hemosyaniinien tunnetuin tehtävä liittyy niiden osallistumiseen energian aineenvaihduntaan. Hemosyaniini mahdollistaa aerobisen hengityksen huomattavassa osassa selkärangattomia.
Tärkein bioenergeettinen reaktio eläimissä on hengitys. Solutasolla hengitys mahdollistaa esimerkiksi sokerimolekyylien hallitun ja peräkkäisen hajoamisen energian saamiseksi.
Tämän prosessin suorittaminen vaatii lopullisen elektroniakseptorin, joka kaikissa tarkoituksissa ja tarkoituksissa on par excellence happea. Sen sieppaamisesta ja kuljetuksesta vastaavat proteiinit ovat monimuotoisia.
Monet heistä käyttävät orgaanisten renkaiden kompleksia, joka kompleksoi rautaa vuorovaikutuksessa hapen kanssa. Esimerkiksi hemoglobiini käyttää porfyriiniä (heemaryhmä).
Toiset käyttävät metalleja, kuten kuparia, samaan tarkoitukseen. Tässä tapauksessa metalli muodostaa väliaikaisia komplekseja kantajaproteiinin aktiivisen paikan aminohappotähteiden kanssa.
Vaikka monet kupariproteiinit katalysoivat hapettavia reaktioita, hemosyaniinit reagoivat hapen kanssa palautuvasti. Hapetus tapahtuu vaiheessa, jossa kupari siirtyy tilasta I (väritön) tilaan II hapettuneeksi (sininen).
Se kuljettaa happea hemolymfassa, jossa se edustaa 50 - yli 90% kokonaisproteiinista. Hemosyaniinin tärkeän fysiologisen roolin huomioon ottamiseksi, vaikkakin alhaisella hyötysuhteella, sitä voidaan löytää jopa 100 mg / ml pitoisuuksina.
Muut toiminnot
Vuosien varrella kerätyt todisteet osoittavat, että hemosyaniinit palvelevat muita toimintoja paitsi hapetinkuljettajina. Hemosyaniinit osallistuvat sekä homeostaattisiin että fysiologisiin prosesseihin. Näitä ovat muovaus, hormonin kuljetus, osmoregulaatio ja proteiinien varastointi.
Toisaalta on osoitettu, että hemosyaniinilla on perustavanlaatuinen rooli synnynnäisessä immuunivasteessa. Hemosyaniinipeptideillä ja niiden sukulaisilla peptideillä on antivirusaktiivisuus samoin kuin fenoloksidaasiaktiivisuus. Tämä viimeinen aktiivisuus, hengityselinten fenoloksidaasi, liittyy suojaprosesseihin taudinaiheuttajia vastaan.
Hemosyaniinit toimivat myös peptidien prekursoriproteiineina, joilla on mikrobilääke- ja sienilääkevaikutus. Toisaalta on osoitettu, että joillakin hemosyaniinilla on epäspesifinen luontainen antiviraalinen aktiivisuus.
Tämä aktiivisuus ei ole sytotoksinen itse eläimelle. Taistelussa muita taudinaiheuttajia vastaan hemosyaniinit voivat agglutinoitua esimerkiksi bakteerien läsnäollessa ja estää infektion.
On myös tärkeää huomata, että hemosyaniinit osallistuvat reaktiivisten happilajien (ROS) tuotantoon. ROS ovat perustavanlaatuiset molekyylit immuunijärjestelmän toiminnassa, samoin kuin vasteessa patogeeneille kaikissa eukaryooteissa.
Sovellukset
Hemosyaniinit ovat nisäkkäiden voimakkaita immunostimulantteja. Tästä syystä niitä on käytetty hypoallergeenisinä kuljettajina molekyylejä, jotka eivät itse pysty herättämään immuunivastetta (hapteenit).
Toisaalta niitä on käytetty myös tehokkaina hormonien, lääkkeiden, antibioottien ja toksiinien kuljettajina. Niitä on myös testattu mahdollisina viruksenvastaisina yhdisteinä ja seuralaisina syövän vastaisissa kemiallisissa terapioissa.
Lopuksi on todisteita siitä, että tiettyjen äyriäisten hemosyaniinilla on antituumoriaktiivisuutta joissain kokeellisissa eläinjärjestelmissä. Testattuihin syöpähoitoihin kuuluvat virtsarakon, munasarjan, rinnan jne. Hoidot.
Hemosyaniineilla on rakenteellisesta ja toiminnallisesta näkökulmasta omat ominaisuutensa, jotka tekevät niistä ihanteellisia uusien biologisten nanomateriaalien kehittämiselle. Niitä on käytetty esimerkiksi sähkökemiallisten biosensorien tuottamiseen, joilla on huomattava menestys.
Viitteet
- Abid Ali, S., Abbasi, A. (011) Scorpion-hemosyaniini: sininen veri. DM Verlag Dr. Müller, Saksa.
- Coates, CJ, Nairn, J. (2014) Hemosyaniinien monipuoliset immuunitoiminnot. Kehitys- ja vertaileva immunologia, 45: 43-55.
- Kato, S., Matsui, T., Gatsogiannis, C., Tanaka, Y. (2018) Molluscan hemocyanin: rakenne, evoluutio ja fysiologia. Biofysikaaliset arvostelut, 10: 191-202.
- Metzler, D. (2012) Biokemia: Elävien solujen kemialliset reaktiot. Elsevier, NY, Yhdysvallat.
- Yang, P., sinä, J., Li, F., Fei, J., Feng, B., He, X. Zhou, J. (2013) Sähkökemiallinen bioherkkyysalusta, joka perustuu hemosyaniinin - NP - hiilimustan hybridi nanoon -komposiittikalvo. Analytical Methods, 5: 3168-3171.
- Zanjani, NT, Saksena, MM, Dehghani, F., Cunningham, AL (2018) Merestä vuoteeseen: nilviäisten hemosyaniinien terapeuttinen potentiaali. Current Medicinal Chemistry, 25: 2292 - 2303.