Riassunto analitico
Le acquaporine (AQP) sono una famiglia di proteine canale scoperte dal biologo statunitense Peter Agre che facilitano il flusso molto veloce delle molecole d'acqua all'interno o all'esterno delle cellule di specifici tessuti che richiedono questa capacità (tubuli prossimali, eritrociti, membrane dei vacuoli delle cellule vegetali). In particolare, sono proteine intrinseche e perciò attraversano tutto lo spessore del doppio strato fosfolipidico di membrana; Il loro peso molecolare si aggira intorno ai 36 – KDa. Sono state identificate due famiglie di acquaporine:
• Acquaporine specifiche: consentono solo il trasporto dell'acqua.
• Acquagliceroporine: anche queste consentono il passaggio dell'acqua, a differenza delle precedenti, consentono il passaggio di glicerolo e di altre molecole neutre.
La differenza sostanziale tra queste due classi di acquaporine, sta nella loro configurazione amminoacidica interna del canale. Infatti, sono presenti cinque domini all'interno del canale noti con il nome di P1, P2, P3, P4, P5. Ciascuna di queste porzioni, è costituita da una sequenza specifica di amminoacidi (configurazione specifica del canale proteico). A seconda della sequenza, potrà passare o solo acqua o acqua ed altre molecole. Affinché ci sia affinità tra la porzione di acquaporine che attraversa la membrana (dominio transmembrana) e la porzione lipidica della membrana, gli amminoacidi apolari che sono presenti in questa porzione, formano dei legami deboli con i lipidi. Le acquaporine sono etero o omotetrameri, il canale per il passaggio di acqua si trova in mezzo ad ogni monomero, ogni singola subunità proteica è dotata di 5 anse (3 extracellulari e 2 citosoliche) due delle quali (B e E) si ripiegano per delimitare un poro per il passaggio di acqua, che avviene attraverso il passaggio di una molecola alla volta.
Ogni subunità, è formata da 6 dei domini transmembrana, che attraversano il doppio strato lipidico della membrana cellulare. Questi 6 domini transmembrana, sono orientati in modo particolare, cioè hanno un orientamento bidirezionale e sono speculari: I primi 3 domini(a, b, c), sono speculari e con orientamento opposto agli altri 3 (a1, b1, c1); in questo modo, l’acqua viene veicolata nei due sensi opposti. La struttura dell'acquaporina presenta inoltre delle anse extracellulari (A, C, E) e delle anse intracellulari (B, D). In particolare, ciò che forma il porocanale per l'acqua è l'ansa B ed E, che si ripiegano per formare il poro centrale.
Le anse B ed E, sono costituite da residui amminoacidici specifici: asparagina, prolina, alanina, ai quali la molecola d'acqua si lega e successivamente viene rilasciata.
Un altro residuo amminoacidico presente è quello della cisteina, importante dal punto di vista del meccanismo inibitorio delle acquaporine
Le acquaporine, sono presenti in tutti gli organi, ma il numero maggiore si riscontra nel rene, organo deputato alla regolazione dell'osmolarità dei liquidi del corpo umano.
Recenti studi hanno dimostrato una relazione dell’isoforma acquaporina-4 (AQP4) presente nel cervello con la malattia di Alzheimer ; è emerso che un deficit di AQP4 ostacoli l’apprendimento e la memoria e che questo potrebbe essere correlato all’espressione del trasportatore del glutammato-1 ( GLT-1). Infatti, sembrerebbe che una carenza di AQP4 porti ad un mal funzionamento della pompa Na-+/K+-ATPasi, in particolare un mal riassorbimento di K come conseguenza di un minor apporto di ossigeno al tessuto, che a sua volta compromette la funzione di GLT-1. Il trasportare non riesce più a trasportare contro gradiente il glutammato che rimane nello spazio extracellulare causando eccitotossicità.
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