Andre Emner

Aquaporins: Vannkanaler

Vann krysser cellemembraner via to ruter: ved diffusjon gjennom lipid-dobbeltlaget og gjennom vannkanaler kalt aquaporiner. Funksjonell karakterisering av det første aquaporin ble rapportert i 1992, men vannkanaler ble mistenkt for å eksistere godt før den tiden, fordi den osmotiske permeabiliteten til noen typer epitelceller var altfor stor til å bli regnet for ved enkel diffusjon gjennom plasmamembranen.en enkelt menneskelig aquaporin-1-kanal muliggjør vanntransport med en hastighet på omtrent 3 milliarder vannmolekyler per sekund. Slik transport synes å være toveis, i samsvar med den rådende osmotiske gradient.

de klassiske aquaporinene transporterer løselig fritt vann over cellemembraner; de ser ut til å være eksklusive vannkanaler og gjennomsyrer ikke membraner til ioner eller andre små molekyler. Noen aquaporiner – kjent som aquaglyseroporiner-transporterer vann pluss glyserol og noen få andre små molekyler.

Aquaporin Familien

Mer enn 10 forskjellige pattedyrs akvaporiner har blitt identifisert til dags dato, og flere medlemmer mistenkes å eksistere. Nært beslektede vannkanalproteiner har blitt isolert fra planter, insekter og bakterier. Aquaporin – 1 fra humane røde blodlegemer var den første som ble oppdaget og er trolig den best studerte.Hydrofobiske plott av deres aminosyresekvenser forutsier at aquaporinene har seks membransegmenter, som vist i modellen av aquaporin – 1 til høyre.

Basert på studier med aquaporin-1, ser det ut til at aquaporiner finnes i plasmamembranen som homotetramere. Hver aquaporin monomer inneholder to hemi-porer, som brettes sammen for å danne en vannkanal.

ulike akvaporiner har forskjellige mønstre av glykosylering. I tilfelle av aquaporin-1 er peptid ryggraden omtrent 28 kDa og de glykosylerte former varierer fra 40 til 60 kDa i masse. De fleste aquaporiner har et proteinkinase et fosforyleringsmotiv i en av cytoplasmatiske sløyfer, og differensiell fosforylering mistenkes å være en regulatorisk funksjon til molekylet.

Mønstre Av Aquaporinuttrykk

hver av aquaporinene har et vesentlig unikt uttrykksmønster blant vev og under utvikling. Et sammendrag av disse attributtene og noen av de viktige potensielle eller kjente funksjonene er presentert i følgende tabell:

Aquaporin-0	Øye: linsefiberceller	væskebalanse i linsen
aquaporin-1	røde blodlegemer	osmotisk beskyttelse
	nyre: proximal tubule	Concentration of urine
	Eye: ciliary epithelium	Production of aqueous humor	Brain: choriod plexus	Production of cerebrospinal fluid	Lung: alveolar epithelial cells	Alveolar hydration state
	Aquaporin-2	Kidney: collecting ducts	Mediates antidiuretic hormone activity
	Aquaporin-3 *	Kidney: collecting ducts	Reabsorbtion of water into blood
Trachea: epitelceller		Sekresjon av vann i luftrøret
Aquaporin-4	Nyre: samle kanaler	Reabsorpsjon av vann
	Hjerne: ependymale celler	CSF væskebalanse
	Hjerne: hypothalamus osmosensing funksjon?
	Lunge: bronkial epitel	bronkial væskesekresjon
Aquaporin-5	Spyttkjertler	produksjon av spytt
	Tårekjertler	produksjon av tårer
Aquaporin-6	Nyre	svært lav vannpermeabilitet; funksjon?
Aquaporin-7 *	Fettceller	Transporterer glyserol ut av adipocytter
	Aquaporin-8	Testikkel, bukspyttkjertel, lever, andre quaporin-9 *	leukocytter
* en aquaglyseroporin

det skal være klart at aquaporins er svært utbredt, og også at de forskjellige aquaporins har forskjellige funksjonelt Viktige Spesialiteter.

Flere interessante og viktige trekk ved aquaporin-mediert vanntransport er illustrert i de viktigste cellene som samler kanaler i nyrene. Vann som strømmer gjennom disse kanalene kan enten fortsette og annulleres i urinen eller reabsorberes over epitelet og tilbake i blod. Reabsorpsjon er i hovedsak null med mindre epitelceller se antidiuretisk hormon, som sterkt stimulerer reabsorpsjon av vann. Oppsamling av kanalceller uttrykker minst to aquaporiner:

• Aquaporin-2 syntetiseres, men i fravær av antidiuretisk hormon, ligger i et basseng av membranvesikler i cytoplasma. Binding av antidiuretisk hormon til reseptoren i cellen stimulerer ikke bare transkripsjon av aquaporin – 2-genet, men forårsaker at intracellulært basseng av aquaporin-2 settes inn i apikalmembranen. Cellen er nå i stand til effektivt å ta opp vann fra kanalens lumen.
• Aquaporin-3 er konstitutivt uttrykt i cellens basolaterale membran. Når vann strømmer inn i cellen gjennom aquaporin – 2-kanaler, kan det raskt gå ut av cellen gjennom aquaporin – 3-kanalene og strømme inn i blodet.

Akvaporiner og Sykdom

Med tanke på viktigheten av vanntransport i en myriade av fysiologiske prosesser, kan det forventes at lesjoner i akvaporingener eller ervervet dysfunksjon i akvaporiner kan forårsake eller bidra til flere sykdomstilstander. Søket etter slike forbindelser er fortsatt tidlig, men to klare eksempler på sykdom er identifisert som følge av mangel på akvaporiner:

• Mutasjoner i aquaporin – 2-genet forårsaker arvelig nefrogen diabetes insipidus hos mennesker.
• Mus homozygot for inaktiverende mutasjoner i aquaporin-0-genet utvikler medfødte katarakter.voksen-onset fedme utvikler seg i mus homozygot for inaktiverende mutasjoner int han aquaporin-7 gen, antagelig på grunn av ineffektivitet i transport av glyserol fra hydrolyserte triglyseridbutikker.

et lite antall personer har blitt identifisert med alvorlig eller total mangel i aquaporin-1. Interessant, de virker klinisk upåvirket, men har ikke blitt undersøkt under forhold med vannmangel. Mus med målrettede slettinger i aquaporin-1 virker også normale og sunne med mindre de er væskebegrenset, i så fall blir de alvorlig hyperosmolære.

Referanser og Anmeldelser

• Borgnia M, Nielsen S, Engel A, Agre P: Cellulær og molekylærbiologi av aquaporin vannkanaler. År Rev Biochem 68: 425, 1999.deGroot BL, Grubmuller H: vanngjennomtrengning over biologiske membraner: Mekanisme og dynamikk av aquaporin-1 og GlpF. Vitenskap 294:2353, 2001.
• Hibuse T, Proc Nat Acad Sci (USA) 102:10993, 2005.
• King LS, Agre P: Patofysiologi av aquaporin vannkanaler. Årlig Rev Physiol 58: 619, 1998.
• Knepper MA, Inoue T: Regulering av aquaporin – 2 vannkanalhandel av vasopressin. Curr Mening Celle Biol 9:560, 1997.
• Lee MD, King LS, Agre P: aquaporin-familien av vannkanalproteiner i klinisk medisin. Medisin 76: 141, 1997.Preston GM, Carroll TP, Guggino WP Agre P: Utseendet av vannkanaler I Xenopus oocytter uttrykker røde celle CHIP28 protein. Vitenskap 256:385, 1992.
• Sasaki S, Ishibashi K, Marumo F: Aquaporin-2 og -3: Representanter for to undergrupper av aquaporin-familien kolokalisert i nyreoppsamlingskanalen. Årlig Rev Physiol 60:199, 1998.