Charakteristiky a funkce hemocyaninů



hemocyaniny jsou proteiny zodpovědné za transport kyslíku v kapalné fázi u bezobratlých, které zahrnují výhradně členovce a měkkýše. Hemyanyanins v hemolymph hrají roli analogický s hemoglobinem krve u ptáků a savců. Jeho účinnost jako transportéru je však nižší.

Vzhledem k tomu, že hemocyaniny jsou proteiny, které používají měď k zachycení kyslíku místo železa, při oxidaci mají modrou barvu. Lze říci, že zvířata, která ji používají, jsou modrá krevní zvířata.

My, stejně jako jiní savci, jsme naopak červenokrvní živočichové. Pro provedení této funkce každá molekula tohoto metaloproteinu vyžaduje dva atomy mědi pro každý komplex kyslíku.

Další rozdíl mezi modrou krví a červenými krvinkami je způsob, jak transportovat kyslík. V prvním případě je hemocyanin přímo přítomen v hemolymfě zvířete. Hemoglobin, na druhé straně, je nesen specializovanými buňkami volal erythrocytes.

Některé z hemocyaninů patří mezi nejznámější a nejlépe studované proteiny. Představují širokou strukturální rozmanitost a ukázaly se jako velmi užitečné v široké škále lékařských a terapeutických aplikací u lidí.

Index

  • 1 Obecné charakteristiky
  • 2 Funkce
    • 2.1 Další funkce
  • 3 Použití
  • 4 Odkazy

Obecné vlastnosti

Nejlépe charakterizované hemocyaniny jsou ty, které byly izolovány z měkkýšů. Ty patří mezi největší známé bílkoviny s molekulovou hmotností mezi 3,3 a 13,5 MDa.

Hemocyanins měkkýšů jsou obrovské duté válce multimerních glykoproteinů, které však mohou být nalezeny rozpustné v hemolymfě zvířete..

Jedním z důvodů vysoké rozpustnosti je to, že hemocyaniny mají povrch s velmi vysokým záporným nábojem. Tvoří podjednotky desítek nebo multikamer mezi 330 a 550 kDa, které obsahují sedm paralogických funkčních jednotek.

Paralogický gen je gen, který vzniká v důsledku genetické duplikace: paralogický protein vzniká z translace paralogického genu. V závislosti na organizaci jejich funkčních domén tyto podjednotky vzájemně interagují a vytvářejí desetiletí, didekamery a tridekamery..

Na druhé straně hemocyanin členovců je hexamerní. V jeho přirozeném stavu to může být najito jako integrál násobků hexamers (od 2 x 6 až 8 x 6). Každá podjednotka váží mezi 70 a 75 kDa.

Další vynikající vlastností hemocyaninů je, že jsou strukturně a funkčně stabilní v poměrně širokém teplotním rozmezí (od -20 ° C do více než 90 ° C)..

V závislosti na organismu mohou být hemocyaniny syntetizovány ve specializovaných orgánech zvířete. U korýšů se jedná o hepatopankreasy. V jiných organismech se syntetizují v určitých buňkách, jako jsou cyanocyty chelicerátů nebo rogocyty měkkýšů..

Funkce

Nejznámější funkce hemocyaninů souvisí s jejich účastí na energetickém metabolismu. Hemyanyanin umožňuje aerobní dýchání u většiny bezobratlých.

Nejdůležitější bioenergetickou reakcí u zvířat je dýchání. Na buněčné úrovni umožňuje dýchání kontrolovat molekuly cukru kontrolovaným a postupným způsobem, například za účelem získání energie.

K provedení tohoto procesu je nutný konečný akceptor elektronů, který je pro všechny účely antonomasií kyslíkem. Proteiny zodpovědné za jeho zachycení a transport se liší.

Mnoho z nich používá komplex organických kroužků, které komplexy železa, aby mohly komunikovat s kyslíkem. Například hemoglobin používá porfyrin (skupina hemu).

Jiné používají kovy jako měď pro stejný účel. V tomto případě kov tvoří dočasné komplexy s aminokyselinovými zbytky z aktivního místa nosného proteinu.

Ačkoli mnoho proteinů mědi katalyzuje oxidační reakce, hemocyaniny reagují s kyslíkem reverzibilně. Oxidace se ověřuje v kroku, ve kterém měď přechází ze stavu I (bezbarvý) do stavu II oxidovaného (modrý)..

Přenáší kyslík v hemolymfě, kde představuje 50 až více než 90% celkového proteinu. Pro svou významnou fyziologickou úlohu, i když s nízkou účinností, může být hemocyanin nalezen v koncentracích až 100 mg / ml..

Další funkce

Důkazy nahromaděné v průběhu let ukazují, že hemocyaniny plní jiné funkce kromě toho, že působí jako transportéry kyslíku. Hemyanyaniny se účastní jak homeostatických, tak fyziologických procesů. Patří mezi ně roztavení, transport hormonů, osmoregulace a skladování proteinů.

Na druhé straně bylo prokázáno, že hemocyaniny hrají zásadní roli v přirozené imunitní reakci. Hemocyaninové peptidy a příbuzné peptidy vykazují antivirovou aktivitu, stejně jako aktivitu fenoloxidázy. Tato poslední aktivita, respirační fenoloxidáza, souvisí s obrannými procesy proti patogenům.

Hemyanyaniny také fungují jako peptidové prekurzorové proteiny s antimikrobiální a antifungální aktivitou. Na druhé straně bylo zjištěno, že některé hemocyaniny mají nespecifickou vnitřní antivirovou aktivitu.

Tato aktivita není cytotoxická pro samotné zvíře. V boji proti jiným patogenům mohou hemocyaniny aglutinovat v přítomnosti například bakterií a zastavit infekci..

Je také důležité poznamenat, že hemocyaniny se podílejí na produkci reaktivních forem kyslíku (ROS). ROS jsou základní molekuly ve fungování imunitního systému, stejně jako v odpovědích na patogeny ve všech eukaryotech.

Použití

Hemokyaniny jsou silné imunostimulanty u savců. Z tohoto důvodu byly použity jako hypoalergenní transportéry molekul, které samy o sobě nejsou schopny probudit imunitní reakci (haptens)..

Na druhé straně se také používají jako účinné transportéry hormonů, léčiv, antibiotik a toxinů. Byly také testovány jako potenciální antivirové sloučeniny a jako společníci v chemických terapiích proti rakovině.

Konečně existuje důkaz, že hemocyaniny některých korýšů vykazují protinádorovou aktivitu v některých experimentálních zvířecích systémech. Léčba rakoviny, která byla testována, zahrnuje močový měchýř, vaječníky, prsa atd..

Ze strukturálního a funkčního hlediska mají hemocyaniny své vlastní vlastnosti, díky nimž jsou ideální pro vývoj nových biologických nanomateriálů. Používají se například při výrobě elektrochemických biosenzorů se značným úspěchem.

Odkazy

  1. Abid Ali, S., Abbasi, A. (011) Scorpion hemocyanin: Modrá krev. DM Verlag Dr. Müller, Německo.
  2. Coates, C.J., Nairn, J. (2014) Různé imunitní funkce hemocyaninů. Developmental and Comparative Immunology, 45: 43-55.
  3. Kato, S., Matsui, T., Gatsogiannis, C., Tanaka, Y. (2018) Moloccan hemocyanin: struktura, evoluce a fyziologie. Biophysical Reviews, 10: 191-202.
  4. Metzler, D. (2012) Biochemie: Chemické reakce živých buněk. Elsevier, NY, USA.
  5. Yang, P., You, J., Li, F., Fei, J., Feng, B., He, X. Zhou, J. (2013) Elektrochemická biosensingová platforma založená na hemocyanin- [chráněném emailem] NP- nano-kompozitní film z uhlíkových čerň. Analytické metody, 5: 3168-3171.
  6. Zanjani, N. T., Saksena, M. M., Dehghani, F., Cunningham, A.L. (2018) Od oceánu k lůžku: terapeutický potenciál hemocyaninů měkkýšů. Current Medicinal Chemistry, 25: 2292-2303.