Kad hemocyanins yra baltymai, atsakingos už deguonies transporto į skystą fazę į bestuburiai gyvūnai, tik, nariuotakojų ir moliuskų. Hemocianinai hemolimfoje atlieka panašų vaidmenį kaip hemoglobinas paukščių ir žinduolių kraujyje. Tačiau jo, kaip konvejerio, efektyvumas yra mažesnis.
Kadangi hemocianinai yra baltymai, kurie deguoniui sugauti naudoja varį, o ne geležį, oksiduodamiesi jie tampa mėlyni. Galima sakyti, kad ja besinaudojantys gyvūnai yra mėlynakiai.
Hemocianino molekulė.
Mes, kaip ir kiti žinduoliai, atvirkščiai, esame raudonplaukiai gyvūnai. Šiai funkcijai atlikti kiekvienai šio metaloproteino molekulei reikalingi du vario atomai kiekvienam sudėtingam deguoniui.
Kitas skirtumas tarp mėlynakių ir raudonplaukių gyvūnų yra tai, kaip jie perneša deguonį. Pirmajame hemocianinas yra tiesiogiai gyvūno hemolimfoje. Hemoglobinas, priešingai, pernešamas specializuotų ląstelių, vadinamų eritrocitais.
Kai kurie iš hemocianinų yra vieni iš geriausiai žinomų ir geriausiai ištirtų baltymų. Jie pasižymi didele struktūrine įvairove ir yra įrodyta, kad yra labai naudingi įvairiems medicinos ir terapijos tikslams žmonėms.
Bendrosios savybės
Geriausiai apibūdinami hemocianinai yra tie, kurie buvo išskirti iš moliuskų. Tai yra vieni didžiausių žinomų baltymų, kurių molekulinė masė svyruoja nuo 3,3 iki 13,5 MDa.
Moliusko hemocianinai yra didžiuliai tuščiaviduriai multimerinių glikoproteinų apvalkalai, kurie vis dėlto gali būti tirpūs gyvūno hemolimfoje.
Viena iš jų didelio tirpumo priežasčių yra ta, kad hemocianinai turi paviršių, kuriame yra labai didelis neigiamas krūvis. Jie sudaro nuo 330 iki 550 kDa dekamerą ar multidekamerą, kuriuos sudaro apie septyni paraloginiai funkciniai vienetai.
Paralogo genas yra tas, kuris atsiranda dėl genetinio dubliavimosi: paralogo baltymas atsiranda dėl paralogo geno vertimo. Atsižvelgiant į jų funkcinių sričių organizavimą, šie subvienetai sąveikauja vienas su kitu, sudarydami dekamerus, didekamerus ir tridekamerus.
Nariuotakojų hemocianinas, priešingai, yra heksameras. Savo gimtojoje būsenoje jis gali būti skaičiuojamas kaip heksametrų daugiklis (nuo 2 x 6 iki 8 x 6). Kiekvienas subvienetas sveria nuo 70 iki 75 kDa.
Kita išskirtinė hemocianinų savybė yra ta, kad jie yra struktūriškai ir funkciškai stabilūs gana plačiame temperatūrų diapazone (nuo -20 ° C iki daugiau kaip 90 ° C).
Priklausomai nuo organizmo, hemocianinai gali būti sintetinami specializuotuose gyvūno organuose. Vėžiagyviuose tai yra kepenų kasa. Kituose organizmuose jie yra sintetinami tam tikrose ląstelėse, tokiose kaip cheliciceratų cianocitai arba moliuskų rogocitai.
funkcijos
Geriausiai žinoma hemocianinų funkcija susijusi su jų dalyvavimu energijos apykaitoje. Hemocianinas suteikia aerobinį kvėpavimą daugeliui bestuburių.
Svarbiausia gyvūnų bioenergetinė reakcija yra kvėpavimas. Ląstelių lygiu kvėpavimas leidžia kontroliuoti ir paeiliui skaidyti cukraus molekules, pavyzdžiui, norint gauti energijos.
Šiam procesui atlikti reikalingas galutinis elektronų priėmėjas, kuris visais tikslais ir tikslais yra lygiavertis deguonis. Baltymai, atsakingi už jo surinkimą ir transportavimą, yra įvairūs.
Daugelis jų naudoja organinių žiedų kompleksą, kuris sudaro geležį, kad galėtų sąveikauti su deguonimi. Pavyzdžiui, hemoglobinas naudoja porfiriną (hemo grupę).
Kiti tam pačiam tikslui naudoja metalus, tokius kaip varis. Šiuo atveju metalas sudaro laikinus kompleksus su nešančiojo baltymo aktyviosios vietos aminorūgščių liekanomis.
Nors daugelis vario baltymų katalizuoja oksidacines reakcijas, hemocianinai reaguoja su deguonimi grįžtamai. Oksidacija vyksta tokiu etapu, kai varis pereina iš I būklės (bespalvis) į oksiduotą II būseną (mėlynas).
Hemolimfoje jis deguonies, kuriame jis sudaro nuo 50 iki daugiau kaip 90% viso baltymo. Atsižvelgiant į svarbų jo fiziologinį vaidmenį, nors ir mažai efektyvus, hemocianino koncentracija gali būti net 100 mg / ml.
Kitos funkcijos
Per metus sukaupti duomenys rodo, kad hemocianinai atlieka ne tik deguonies pernešėjų, bet ir kitas funkcijas. Hemocianinai dalyvauja tiek homeostatiniuose, tiek fiziologiniuose procesuose. Tai apima lipdymą, hormonų pernešimą, osmoreguliaciją ir baltymų kaupimą.
Kita vertus, buvo įrodyta, kad hemocianinai vaidina pagrindinį įgimtą imuninį atsaką. Hemocianino peptidai ir susiję peptidai pasižymi antivirusiniu, taip pat fenoloksidazės aktyvumu. Ši paskutinė veikla, kvėpavimo takų fenoloksidazė, yra susijusi su gynybos procesais nuo patogenų.
Hemocianinai taip pat veikia kaip baltymai pirmtakai su peptidais, turintys antimikrobinį ir priešgrybelinį poveikį. Kita vertus, buvo įrodyta, kad kai kurie hemocianinai pasižymi nespecifiniu vidiniu antivirusiniu poveikiu.
Šis aktyvumas nėra citotoksiškas pačiam gyvūnui. Kovojant su kitais patogenais, hemocianinai gali agliutuoti, pavyzdžiui, esant bakterijoms, ir sustabdyti infekciją.
Taip pat svarbu pažymėti, kad hemocianinai dalyvauja gaminant reaktyviąsias deguonies rūšis (ROS). ROS yra pagrindinės molekulės, veikiančios imuninę sistemą, taip pat reaguodamos į patogenus visuose eukariotuose.
Programos
Hemocianinai yra stiprūs imunostimuliatoriai žinduoliams. Dėl šios priežasties jie buvo naudojami kaip hipoalerginiai molekulių pernešėjai, kurie patys nesugeba sukelti imuninio atsako (haptenai).
Kita vertus, jie taip pat buvo naudojami kaip veiksmingi hormonų, vaistų, antibiotikų ir toksinų pernešėjai. Jie taip pat buvo išbandyti kaip galimi antivirusiniai junginiai ir kaip cheminių vaistų nuo vėžio palydovai.
Galiausiai, yra įrodymų, kad tam tikrų vėžiagyvių hemocianinai turi priešnavikinį poveikį kai kuriose eksperimentinėse gyvūnų sistemose. Ištirti vėžio gydymo būdai yra šlapimo pūslės, kiaušidžių, krūties ir kt.
Struktūriniu ir funkciniu požiūriu, hemocianinai turi savo ypatybes, dėl kurių jie idealiai tinka kurti naujas biologines nanomedžiagas. Jie, pavyzdžiui, buvo naudojami kuriant elektrocheminius biojutiklius, turinčius nemažą pasisekimą.
Nuorodos
- Abidas Ali, S., Abbasi, A. (011) Skorpiono hemocianinas: mėlynas kraujas. DM Verlag Dr. Müller, Vokietija.
- Coates, CJ, Nairn, J. (2014) Įvairios imuninės hemocianinų funkcijos. Plėtros ir lyginamoji imunologija, 45: 43-55.
- Kato, S., Matsui, T., Gatsogiannis, C., Tanaka, Y. (2018) Moliuskų hemocianinas: struktūra, evoliucija ir fiziologija. Biofiziniai atsiliepimai, 10: 191-202.
- Metzler, D. (2012) Biochemija: Gyvų ląstelių cheminės reakcijos. Elsevier, NY, JAV.
- Yang, P., Jūs, J., Li, F., Fei, J., Feng, B., He, X. Zhou, J. (2013) Elektrocheminio biojutimo platforma, pagrįsta hemocianino – NP - anglies juodo hibridinio nano pagrindu. -kompozicinis filmas. Analytical Methods, 5: 3168-3171.
- Zanjani, NT, Saksena, MM, Dehghani, F., Cunningham, AL (2018) Nuo vandenyno iki lovos: moliuskų hemocianinų terapinis potencialas. Dabartinis medicininis chemija, 25: 2292-2303.