Аквапорины

Структура молекулы Аквапорина-1

Аквапорины — интегральные мембранные протеины, формирующие поры в мембранах клеток. Семейство аквапоринов входит в более крупное семейство основных внутренних белков (англ. major intrinsic proteins, MIP), наиболее типичный представитель которых — основной внутренний белок волокон хрусталика (MIP).

История открытия

За открытие аквапоринов Питер Агре получил в 2003 году Нобелевскую премию по химии, совместно с Родриком Маккинноном, удостоившимся награды за изучение структуры и механизмов работы калиевых каналов.

Функции

Аквапорины, или "водные каналы", избирательно пропускают молекулы воды, позволяя ей поступать в клетку и покидать её, в то же время препятствуя протоку ионов и других растворимых веществ. Другие акваглицеропорины пропускают не только воду, но и глицерин, CO2, аммиак и мочевину, в зависимости от диаметра и формы образуемой поры, однако аквапорины совершенно непроницаемы для заряженных частиц, и это их свойство позволяет сохранять электрохимический мембранный потенциал.

Аквапорины содержатся в мембранах множества клеток человека, а также бактерий и других организмов. Аквапорины выполняют незаменимую роль в системе водного транспорта растений.

Аквапорины млекопитающих

У млекопитающих описано 13 типов аквапоринов, из них 6 обнаруживаются в почках.[1] Возможно, некоторые аквапорины еще не описаны. В таблице приведены наиболее исследованные типы белка:

Тип Локализация[2] Функции[2]
Аквапорин 1 Реабсорбция воды
Аквапорин 2 Реабсорбция воды в ответ на вазопрессин
Аквапорин 3 Реабсорбция воды
Аквапорин 4 Реабсорбция воды

Аквапорины растений

8-дневный корень арабидопсиса. Коричневый цвет - эпидермис, красный - осевой цилиндр, синий - эндодерма, зелёный - перицикл. Исследование экспрессии аквапоринов тонопласта (TIP) показывает разную локализацию различных подтипов белков этого семейства. Из статьи авт. Gattolin et al., 2009.[3]

У растений описано пять групп аквапоринов:[4]

  • Интегральные белки плазматической мембраны, Plasma membrane Intrinsic Protein (PIP)[5]
  • Интегральные белки тонопласта, Tonoplast Intrinsic Protein (TIP)[6]
  • Интегральные нодулин-26-подобные белки, Nodulin-26 like Intrinsic Protein (NIP)[7]
  • Малые основные интегральные белки, Small basic Intrinsic Protein (SIP)[8]
  • Интегральные X белки, X Intrinsic Protein (XIP)[9]

Данные пять групп аквапоринов на основе последовательностей, кодирующих их ДНК, были разделены на эволюционные подгруппы. Аквапорины плазматической мембраны (PIP) делятся на две подгруппы: PIP1 и PIP2. Аквапорины тонопласта (TIP) классифицируются на 5 подгрупп: TIP1, TIP2, TIP3, TIP4 и TIP5. В каждой подгруппе выделяют изоформы, например: PIP1;1, PIP1;2. Важно также отметить, что набор аквапоринов не только видоспецифичен, но также ткане- и цитоспецифичен; также следует учитывать, что паттерн экспрессии аквапоринов изменяется в ходе онтогенеза.[10]

Функции аквапоринов в растениях

У растений вода поглощается корнями, главным образом, в зоне всасывания, для которой характерно наличие корневых волосков - цитоплазматических выростов трихобластов. После поглощения вода проходит кору корня и поступает в проводящие ткани. Выделяют три пути латерального (от периферии корня к центральной его части)[11]:

Было показано, что при погружении корней в хлорид ртути (наиболее общеупотребительный ингибитор аквапоринов растений) поток воды значительно снижается, в то время как транспорт ионов не изменяется.[11] Данный факт подтверждает наличие специализированных механизмов поглощения воды корнями растений, не связанных с транспортом ионов.

Также важно отметить, что аквапорины играют важную роль в поддержании нормальной осмолярности цитоплазмы и принимают участие в росте растительных клеток растяжением, регулируя трансмембранный поток воды в клетку.[10] В частности, предполагается участие аквапоринов в регидратации обезвоженных пыльцевых зёрен на рыльце пестика и регуляция трансмембранного потока воды в растущую пыльцевую трубку. [13]

Подавление экспрессии генов аквапоринов в растениях приводит к снижению гидравлической проводимости и снижению интенсивности фотосинтеза в листьях.[14]

Регуляция работы аквапоринов у растений

Регуляция работы аквапоринов позволяет контролировать их пропускающую способность, что может быть необходимо, например при засухе, когда необходимо ограничить потери воды клетками.[15] Закрывание/открывание аквапоринов достигается путем посттрансляционных модификаций, которые приводят к изменения конформации белка. В настоящее время у растений известно два механизма, контролирующих состояние аквапоринов:

  • дефосфорилирование остатка серина - отщепление остатка фосфорной кислоты (осуществляется при водном дефиците);
  • протонирование остатка гистидина (при затоплении).

Показано в частности, что фосфорилирование/дефосфорилирование аквапоринов играет важную роль в открывании и закрывании лепестков тюльпана в ответ на изменения температуры.[16][17]

Генетика

Мутации в гене аквапорина-2 вызывают у человека наследственный нефрогенный несахарный диабет.[18]

См. также

Примечания

  1. ↑ Nielsen S., Frøkiaer J., Marples D., Kwon T.H., Agre P., Knepper M.A. Aquaporins in the kidney: from molecules to medicine (англ.) // Physiol. Rev.[англ.] : journal. — 2002. — Vol. 82, no. 1. — P. 205—244. — doi:10.1152/physrev.00024.2001. — PMID 11773613.
  2. ↑ 1 2 Unless else specified in table boxes, then ref is: Walter F., PhD. Boron. Medical Physiology: A Cellular And Molecular Approaoch (англ.). — Elsevier/Saunders[англ.], 2005. — ISBN 1-4160-2328-3. Page 842
  3. ↑ Gattolin S., Sorieul M., Hunter P.R., Khonsari R.H., Frigerio L. In vivo imaging of the tonoplast intrinsic protein family in Arabidopsis roots (англ.) // BMC Plant Biol.[англ.] : journal. — 2009. — Vol. 9. — P. 133. — doi:10.1186/1471-2229-9-133. — PMID 19922653. — PMC 2784467. Архивировано 5 июля 2010 года.
  4. ↑ Kaldenhoff R., Bertl A., Otto B., Moshelion M., Uehlein N. Characterization of plant aquaporins (англ.) // Meth. Enzymol. : journal. — 2007. — Vol. 428. — P. 505—531. — doi:10.1016/S0076-6879(07)28028-0. — PMID 17875436.
  5. ↑ Kammerloher W., Fischer U., Piechottka G.P., Schäffner A.R. Water channels in the plant plasma membrane cloned by immunoselection from a mammalian expression system (англ.) // Plant J.[англ.] : journal. — 1994. — Vol. 6, no. 2. — P. 187—199. — doi:10.1111/j.1748-1716.2006.01563.x. — PMID 7920711.
  6. ↑ Maeshima M. TONOPLAST TRANSPORTERS: Organization and Function (англ.) // Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol : journal. — 2001. — Vol. 52. — P. 469—497. — doi:10.1146/annurev.arplant.52.1.469. — PMID 11337406.
  7. ↑ Wallace I.S., Choi W.G., Roberts D.M. The structure, function and regulation of the nodulin 26-like intrinsic protein family of plant aquaglyceroporins (англ.) // Biochim. Biophys. Acta[англ.] : journal. — 2006. — Vol. 1758, no. 8. — P. 1165—1175. — doi:10.1016/j.bbamem.2006.03.024. — PMID 16716251.
  8. ↑ Johanson U., Gustavsson S. A new subfamily of major intrinsic proteins in plants (англ.) // Molecular Biology and Evolution[англ.] : journal. — Oxford University Press, 2002. — Vol. 19, no. 4. — P. 456—461. — PMID 11919287. Архивировано 29 ноября 2005 года.
  9. ↑ Molecular Evolution and Functional Divergence of X-intrinsic Protein Genes in Plants. Дата обращения: 12 июня 2020. Архивировано 12 июня 2020 года.
  10. ↑ 1 2 3 Johansson, I; Karlsson, M; Johanson, U; Larsson, C; Kjellbom, P. The role of aquaporins in cellular and whole plant water balance (англ.) // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes[англ.] : journal. — 2000. — 1 May (vol. 1465, no. 1—2). — P. 324—342. — doi:10.1016/S0005-2736(00)00147-4. Архивировано 12 февраля 2022 года.
  11. ↑ 1 2 Физиология растений. И.П. Ермаков 2007. — С. 126—128
  12. ↑ Chaumont, F; Tyerman, S.D. Aquaporins: Highly Regulated Channels Controlling Plant Water Relations (англ.) // Plant Physiology : journal. — American Society of Plant Biologists, 2014. — 1 April (vol. 164, no. 4). — P. 1600—1618. — doi:10.1104/pp.113.233791. — PMID 24449709. — PMC 3982727.
  13. ↑ Pollen Aquaporins: What Are They There For? Дата обращения: 12 июня 2020. Архивировано 12 июня 2020 года.
  14. ↑ Sade, N; Shatil-Cohen, A; Attia, Z; Maurel, C; Boursiac, Y; Kelly, G; Granot, D; Yaaran, A; Lerner, S. The Role of Plasma Membrane Aquaporins in Regulating the Bundle Sheath-Mesophyll Continuum and Leaf Hydraulics (англ.) // Plant Physiology : journal. — American Society of Plant Biologists, 2014. — 1 November (vol. 166, no. 3). — P. 1609—1620. — doi:10.1104/pp.114.248633. — PMID 25266632. — PMC 4226360.
  15. ↑ Kaldenhoff R., Fischer M. Aquaporins in plants (англ.) // Acta Physiol (Oxf)[англ.] : journal. — 2006. — Vol. 187, no. 1—2. — P. 169—176. — doi:10.1111/j.1748-1716.2006.01563.x. — PMID 16734753.
  16. ↑ Azad A.K., Sawa Y., Ishikawa T., Shibata H. Phosphorylation of plasma membrane aquaporin regulates temperature-dependent opening of tulip petals (англ.) // Plant Cell Physio : journal. — 2004. — Vol. 45, no. 5. — P. 608—617. — doi:10.1093/pcp/pch069. — PMID 15169943.
  17. ↑ Azad A.K., Katsuhara M., Sawa Y., Ishikawa T., Shibata H. Characterization of four plasma membrane aquaporins in tulip petals: a putative homolog is regulated by phosphorylation (англ.) // Plant Cell Physiol : journal. — 2008. — Vol. 49, no. 8. — P. 1196—1208. — doi:10.1093/pcp/pcn095. — PMID 18567892.
  18. ↑ Mulders S.M., Knoers N.V., Van Lieburg A.F., Monnens L.A., Leumann E., Wühl E., Schober E., Rijss J.P., Van Os C.H., Deen P.M. New mutations in the AQP2 gene in nephrogenic diabetes insipidus resulting in functional but misrouted water channels (англ.) // J. Am. Soc. Nephrol.[англ.] : journal. — 1997. — February (vol. 8, no. 2). — P. 242—248. — PMID 9048343.


Read other articles:

Katedral Ecatepec

Katedral EcatepecKatedral Hati Kudus Yesus di Ecatepec de MorelosSpanyol: Catedral del Sagrado Corazón de Jesúscode: es is deprecated Katedral EcatepecLokasiEcatepecNegaraMeksikoDenominasiGereja Katolik RomaArsitekturStatusKatedralStatus fungsionalAktifAdministrasiKeuskupanKeuskupan Ecatepec Katedral Hati Kudus Yesus[1] (Spanyol: Catedral del Sagrado Corazón de Jesúscode: es is deprecated ), disebut juga Katedral Ecatepec,[2] adalah sebuah gereja katedral Katolik yang terl...

 

 

Declaratio Ferdinandei

Perwakilan dari negara-negara Jerman merundingkan perdamaian. Declaratio Ferdinandei (Inggris: Deklarasi Ferdinandcode: en is deprecated ) adalah pasal dalam Perdamaian Augsburg yang ditandatangani pada tahun 1555 untuk mengakhiri konflik antara Katolik melawan Protestan di Kekaisaran Romawi Suci. Perdamaian ini menetapkan asas Cuius regio, eius religio (siapa memerintah, agamanya dianut), yang berarti agama penguasa akan menentukan agama penduduknya. Declaratio Ferdinandei mengecualikan para...

 

 

Sacramento (California)

Sacramentocomune(EN) City of Sacramento Sacramento – VedutaSkyline della città LocalizzazioneStato Stati Uniti Stato federato California ConteaSacramento AmministrazioneSindacoDarrell Steinberg (D) TerritorioCoordinate38°33′20″N 121°28′08″W / 38.555556°N 121.468889°W38.555556; -121.468889 (Sacramento)Coordinate: 38°33′20″N 121°28′08″W / 38.555556°N 121.468889°W38.555556; -121.468889 (Sacramento) Altitudine8 m&#...

العلاقات الكاميرونية الإيطالية

العلاقات الكاميرونية الإيطالية الكاميرون إيطاليا   الكاميرون   إيطاليا تعديل مصدري - تعديل   العلاقات الكاميرونية الإيطالية هي العلاقات الثنائية التي تجمع بين الكاميرون وإيطاليا.[1][2][3][4][5] مقارنة بين البلدين هذه مقارنة عامة ومرجعية للدو�...

 

 

Nathan Frank

American politician Nathan Frank, circa 1891 Nathan Frank (February 23, 1852 – April 5, 1931) was a U.S. Representative from Missouri. Born in Peoria, Illinois, Frank attended the public schools of Peoria and St. Louis and Washington University in St. Louis. He graduated from Harvard Law School in 1871. He was admitted to the bar and commenced practice in St. Louis in 1872. He unsuccessfully contested the election of John M. Glover to the Fiftieth Congress in 1886. Frank was el...

 

 

العلاقات البنينية الناميبية

العلاقات البنينية الناميبية بنين ناميبيا   بنين   ناميبيا تعديل مصدري - تعديل   العلاقات البنينية الناميبية هي العلاقات الثنائية التي تجمع بين بنين وناميبيا.[1][2][3][4][5] مقارنة بين البلدين هذه مقارنة عامة ومرجعية للدولتين: وجه المقارنة بنين ...

Fencing at the 1932 Summer Olympics

Fencingat the Games of the X Olympiad← 19281936 → At the 1932 Summer Olympics, seven fencing events were contested.[1] Medal summary Men's events Event Gold Silver Bronze Épée, Individualdetails Giancarlo Cornaggia Medici Italy Georges Buchard France Carlo Agostoni Italy Épée, Teamdetails  France (FRA)Fernand JourdantBernard SchmetzGeorges TainturierGeorges BuchardJean PiotPhilippe Cattiau  Italy (ITA)Saverio RagnoGiancarlo...

 

 

Tour de la Mortella

Tour de la Mortella(co) Torra di MortellaPrésentationType Tour génoiseConstruction 1563 - 1564Patrimonialité  Inscrit MH (1991)LocalisationPays FranceRégion CorseDépartement Haute-CorseCommune Saint-FlorentEmplacement CorseCoordonnées 42° 42′ 54″ N, 9° 15′ 25″ ELocalisation sur la carte de FranceLocalisation sur la carte de CorseLocalisation sur la carte de la Haute-Corsemodifier - modifier le code - modifier Wikidata La tour de la Mortella (...

 

 

Ré bémol majeur

L'accord parfait de ré bémol majeur se compose des notes suivantes : ré♭, fa, la♭. La tonalité de ré bémol majeur se développe en partant de la note tonique ré bémol. Elle est appelée D-flat major en anglais et Des-Dur en Europe centrale. L'armure coïncide avec celle de la tonalité relative si bémol mineur. Le prélude dit Goutte d'eau, ainsi que la Valse minute de Chopin de Chopin constituent globalement les morceaux les plus connus écrits dans cette tonalité, sans ou...

William Howard Taft

William Howard Taft Presiden Amerika Serikat ke-27Masa jabatan4 Maret 1909 – 4 Maret 1913Dicalonkan olehWarren HardingWakil PresidenJames S. Sherman, (1909-1912) tidak ada (1912-1913)PendahuluTheodore RooseveltPenggantiWoodrow WilsonKetua Mahkamah Agung Amerika Serikat ke-10Masa jabatan11 Juli 1921 – 3 Februari 1930PendahuluEdward WhitePenggantiCharles HughesSementara Gubernur KubaMasa jabatan29 September 1906 – 13 Oktober 1906Ditunjuk olehTheodore RooseveltPe...

 

 

Mount Congreve

Mount Congreve house and gardens Mount Congreve is an 18th-century Georgian estate and mansion situated near the village of Kilmeaden in County Waterford, Ireland. The architect was John Roberts, a Waterford-based architect who subsequently designed and built most of the 18th-century public buildings in Waterford, including both cathedrals. The House is situated close to the Southern bank of the River Suir approximately 7 kilometres from Waterford City. It overlooks County Kilkenny to the No...

 

 

Crotona Park

Public park in the Bronx, New York Crotona ParkLocationSouth Bronx, New YorkCoordinates40°50′15″N 73°53′42″W / 40.83750°N 73.89500°W / 40.83750; -73.89500Area127.5 acres (51.6 ha)Created1888Operated byNew York City Department of Parks and RecreationOpen7 a.m. to 10 p.m.StatusopenPublic transit accessNew York City Subway: 174th Street (​ trains)New York City Bus: Bx11, Bx15, Bx17, Bx19, Bx21, Bx36 local buses Crotona Park is a public park...

Daftar katedral di Nikaragua

Ini adalah daftar katedral di Nikaragua. Katolik Katedral Gereja Katolik di Nikaragua:[1][2][3] Nama Tahun Kota Gambar Lokasi Catatan Katedral Bunda RosarioCatedral Nuestra Señora del Rosario Bluefields Katedral Bunda Maria dari Rosario Yang Amat SuciCatedral Nuestra Señora del Rosario 1888 Estelí 13°05′35″N 86°21′19″W / 13.092959°N 86.355388°W / 13.092959; -86.355388 Katedral Bunda Maria yang DikandungCatedral de Nuestra Señora ...

 

 

Canonsburg, Pennsylvania

Borough in Pennsylvania, United StatesCanonsburg, PennsylvaniaBoroughWest Pike Street near the intersection of North Jefferson AvenueEtymology: John CanonNickname: Guntown[1]Motto: America's Small Town Music CapitalLocation of Canonsburg in Washington County, PennsylvaniaCoordinates: 40°15′43″N 80°11′6″W / 40.26194°N 80.18500°W / 40.26194; -80.18500CountryUnited StatesStatePennsylvaniaCountyWashingtonEstablished1791Government •...

 

 

密西西比州

此條目可参照英語維基百科相應條目来扩充。 (2017年8月)若您熟悉来源语言和主题，请协助参考外语维基百科扩充条目。请勿直接提交机械翻译，也不要翻译不可靠、低品质内容。依版权协议，译文需在编辑摘要注明来源，或于讨论页顶部标记{{Translated page}}标签。 密西西比州 美國联邦州State of Mississippi 州旗州徽綽號：木蘭之州地图中高亮部分为密西西比州坐标：30°13'N�...

Abkhazia

Partially recognised state in the South Caucasus For the early medieval state, see Kingdom of Abkhazia. Republic of AbkhaziaАԥсны Аҳәынҭқарра (Abkhaz)Apsny AhwyntqarraРеспублика Абхазия (Russian)Respublika Abkhaziya Flag Emblem Anthem: Аиааира (Abkhaz)AiaairaVictoryAbkhazia (green) within Georgia (dark grey)Capitaland largest citySukhumi43°0′0″N 41°1′40″E / 43.00000°N 41.02778°E / 43.00000; 41.0277...

 

 

Brian Berry

Brian BerryPortrait of Brian Berry.Born (1934-02-16) 16 February 1934 (age 90)Sedgley, Staffordshire, UKNationalityBritish by birth, American by naturalizationAlma materUniversity College LondonKnown forQuantitative revolutionScientific careerFieldsGeography, City and Regional Planning, Urban and Regional EconomicsInstitutionsUniversity of Texas at Dallas Brian Joe Lobley Berry (born February 16, 1934) is a British-American human geographer and city and regional planner. He is...

 

 

FBI Honorary Medals

The United States' Federal Bureau of Investigation instituted an Honorary Medals Program in 1989 as a way of recognizing exceptional acts by FBI employees and other law enforcement personnel working with the FBI.[1] These medals were created to supplement the then-existing reward system within the Bureau.[2] There are four medals in the program intended for personnel: the FBI Star, the FBI Medal for Meritorious Achievement, the FBI Shield of Bravery, and the FBI Medal of Valor...

عجز في الميزانية

جزء من سلسلة حول الحكومةمالية عامة السياسات سياسة اقتصادية سياسة مالية سياسة نقدية سياسة تجارية سياسة الاستثمار سياسة زراعية سياسة صناعية سياسة الطاقة سياسة اجتماعية خليط السياسة سياسة مالية سياسة الضرايبة سياسة الميزانية الدخل الإنفاق الميزانية العجز أو الفائض الدين �...

 

 

Kongres Amerika Serikat ke-8

Kongres Amerika Serikat ke-8Gedung Kapitol (1800)Periode4 Maret 1803 – 4 Maret 1805Anggota34 senator142 anggota dewan1 delegasi tanpa suaraMayoritas SenatDemokrat-RepublikPresiden SenatAaron BurrMayoritas DPRDemokrat-RepublikKetua DPRNathaniel MaconPres. Senat Pro TemporeJohn BrownJesse FranklinJoseph AndersonSesike-1: 17 Oktober 1803 – 27 Maret 1804ke-2: 5 November 1804 – 3 Maret 1805ke-7 ←→ ke-9 Kongres Amerika Serikat Kedelapan adalah sidang cabang legislatif pemer...