Plik hemocyjany to białka odpowiedzialne za transport tlenu w fazie ciekłej u bezkręgowców, do których należą wyłącznie stawonogi i mięczaki. Hemocyjaniny w hemolimfie pełnią analogiczną rolę jak hemoglobina we krwi ptaków i ssaków. Jednak jego wydajność jako przenośnika jest niższa.
Ponieważ hemocyjaniny to białka, które wykorzystują miedź zamiast żelaza do zatrzymywania tlenu, po utlenieniu zmieniają kolor na niebieski. Można powiedzieć, że zwierzęta, które go używają, to zwierzęta błękitnokrwiste.
Przeciwnie, my, podobnie jak inne ssaki, jesteśmy zwierzętami czerwonokrwistymi. Aby spełnić tę funkcję, każda cząsteczka tej metaloproteiny potrzebuje dwóch atomów miedzi na każdy skompleksowany tlen..
Inną różnicą między zwierzętami błękitnokrwistymi i czerwonokrwistymi jest sposób transportu tlenu. W pierwszym przypadku hemocyjanina jest bezpośrednio obecna w hemolimfie zwierzęcia. Z drugiej strony hemoglobina jest przenoszona przez wyspecjalizowane komórki zwane erytrocytami..
Niektóre z hemocyjanin należą do najlepiej znanych i najlepiej zbadanych białek. Mają szeroką różnorodność strukturalną i okazały się bardzo przydatne w szerokim zakresie zastosowań medycznych i terapeutycznych u ludzi.
Indeks artykułów
Najlepiej scharakteryzowane hemocyjany to te, które zostały wyizolowane z mięczaków. Są to jedne z największych znanych białek o masach cząsteczkowych od 3,3 do 13,5 MDa.
Hemocyjany mięczaków to ogromne puste odlewy multimerycznych glikoprotein, które jednak można znaleźć rozpuszczalne w hemolimfie zwierzęcia..
Jednym z powodów ich wysokiej rozpuszczalności jest fakt, że hemocyjany mają powierzchnię o bardzo wysokim ładunku ujemnym. Tworzą podjednostki dekamerów lub multidecamerów o masie od 330 do 550 kDa, które składają się z około siedmiu paralogicznych jednostek funkcjonalnych.
Gen paralogu to taki, który powstaje w wyniku zdarzenia duplikacji genetycznej: białko paralogu powstaje z tłumaczenia genu paralogu. W zależności od organizacji ich domen funkcjonalnych, te podjednostki współdziałają ze sobą, tworząc dekamery, didecamery i trójkamery..
Z kolei hemocyjaniną stawonogów jest heksameria. W stanie natywnym można go znaleźć jako liczbę całkowitą wielokrotności heksamerów (od 2 x 6 do 8 x 6). Każda podjednostka waży od 70 do 75 kDa.
Inną wyróżniającą cechą hemocyjanin jest to, że są one strukturalnie i funkcjonalnie stabilne w dość szerokim zakresie temperatur (od -20ºC do ponad 90ºC)..
W zależności od organizmu hemocyjany mogą być syntetyzowane w wyspecjalizowanych organach zwierzęcia. U skorupiaków jest to trzustka wątrobowa. W innych organizmach syntetyzowane są w szczególności w komórkach, takich jak cyjanocyty chelicerynianów czy rogocyty mięczaków..
Najbardziej znana funkcja hemocyjanin wiąże się z ich udziałem w metabolizmie energetycznym. Hemocyjanina umożliwia oddychanie tlenowe u znacznej większości bezkręgowców.
Najważniejszą reakcją bioenergetyczną u zwierząt jest oddychanie. Na poziomie komórkowym oddychanie pozwala na kontrolowaną i sukcesywną degradację cząsteczek cukru, np. W celu uzyskania energii.
Aby przeprowadzić ten proces, potrzebny jest końcowy akceptor elektronów, którym pod każdym względem jest, par excellence, tlen. Białka odpowiedzialne za ich wychwytywanie i transport są zróżnicowane.
Wiele z nich wykorzystuje kompleks organicznych pierścieni, które tworzą kompleksy żelaza w celu interakcji z tlenem. Na przykład hemoglobina wykorzystuje porfirynę (grupę hemu).
Inni używają w tym samym celu metali, takich jak miedź. W tym przypadku metal tworzy tymczasowe kompleksy z resztami aminokwasowymi miejsca aktywnego białka nośnikowego..
Chociaż wiele białek miedzi katalizuje reakcje utleniania, hemocyjaniny reagują odwracalnie z tlenem. Utlenianie odbywa się na etapie, w którym miedź przechodzi ze stanu I (bezbarwny) do stanu II utlenionego (niebieski).
Przenosi tlen w hemolimfie, w której stanowi od 50 do ponad 90% całkowitego białka. Aby uwzględnić jej ważną fizjologiczną rolę, chociaż przy niskiej skuteczności, hemocyjaninę można znaleźć w stężeniach nawet do 100 mg / ml..
Dowody gromadzone przez lata wskazują, że hemocyjany pełnią inne funkcje poza działaniem jako transportery tlenu. Hemocyjany biorą udział zarówno w procesach homeostatycznych, jak i fizjologicznych. Należą do nich linienie, transport hormonów, osmoregulacja i magazynowanie białek..
Z drugiej strony udowodniono, że hemocyjany odgrywają podstawową rolę we wrodzonej odpowiedzi immunologicznej. Peptydy hemocyjaniny i pokrewne peptydy wykazują aktywność przeciwwirusową, a także aktywność fenoloksydazy. Ta ostatnia aktywność, fenoloksydaza oddechowa, jest związana z procesami obronnymi przed patogenami.
Hemocyjaniny działają również jako białka prekursorowe peptydów o działaniu przeciwbakteryjnym i przeciwgrzybiczym. Z drugiej strony udowodniono, że niektóre hemocyjany mają niespecyficzne wewnętrzne działanie przeciwwirusowe.
Ta aktywność nie jest cytotoksyczna dla samego zwierzęcia. W walce z innymi patogenami hemocyjaniny mogą aglutynować w obecności np. Bakterii i powstrzymać infekcję.
Należy również zauważyć, że hemocyjany uczestniczą w produkcji reaktywnych form tlenu (RFT). RFT to podstawowe cząsteczki w funkcjonowaniu układu odpornościowego, a także w odpowiedziach na patogeny u wszystkich eukariontów.
Hemocyjany są silnymi immunostymulantami u ssaków. Z tego powodu są używane jako hipoalergiczne transportery cząsteczek, które same nie są w stanie wywołać odpowiedzi immunologicznej (hapteny)..
Z drugiej strony znalazły również zastosowanie jako wydajne transportery hormonów, leków, antybiotyków i toksyn. Zostały również przetestowane jako potencjalne związki przeciwwirusowe i jako towarzysze w chemicznych terapiach raka..
Wreszcie, istnieją dowody na to, że hemocyjany z niektórych skorupiaków mają działanie przeciwnowotworowe w niektórych doświadczalnych systemach zwierzęcych. Testowane metody leczenia raka obejmują te dotyczące pęcherza, jajnika, piersi itp..
Ze strukturalnego i funkcjonalnego punktu widzenia hemocyjaniny mają swoje własne cechy, które czynią je idealnymi do opracowywania nowych biologicznych nanomateriałów. Z powodzeniem wykorzystywano je na przykład do wytwarzania bioczujników elektrochemicznych.
Jeszcze bez komentarzy