Ciri dan fungsi Hemocyanin



The hemocyanins adalah protein yang bertanggungjawab untuk pengangkutan oksigen dalam fasa cair dalam invertebrata yang termasuk, secara eksklusif, arthropods dan moluska. Hemocyanin dalam hemolymph memainkan peranan yang serupa dengan hemoglobin darah pada burung dan mamalia. Walau bagaimanapun, kecekapannya sebagai pengangkut adalah lebih rendah.

Oleh kerana hemocyanin adalah protein yang menggunakan tembaga untuk menjebak oksigen bukannya besi, mereka mengambil warna biru apabila teroksida. Ia boleh dikatakan bahawa haiwan yang menggunakannya adalah haiwan darah biru.

Kami, seperti mamalia lain, sebaliknya, adalah haiwan berdarah merah. Untuk melaksanakan fungsi ini, setiap molekul metalloprotein ini memerlukan dua atom tembaga bagi setiap oksigen yang kompleks.

Satu lagi perbezaan antara darah biru dan haiwan darah merah adalah cara mengangkut oksigen. Dalam bekas, hemocyanin secara langsung hadir di hemolymph haiwan tersebut. Sebaliknya, hemoglobin dibawa oleh sel khusus yang dikenali sebagai erythrocytes.

Sesetengah hemosianin adalah antara protein yang paling terkenal dan terbaik yang dikaji. Mereka mempersembahkan kepelbagaian struktur yang luas dan telah terbukti sangat berguna dalam pelbagai aplikasi perubatan dan terapeutik pada manusia.

Indeks

  • 1 Ciri umum
  • 2 Fungsi
    • 2.1 Fungsi lain
  • 3 Kegunaan
  • 4 Rujukan

Ciri umum

Khasiat hemocyanin yang terbaik adalah mereka yang telah diasingkan dari moluska. Ini adalah antara protein terbesar yang diketahui, dengan massa molekul antara 3.3 dan 13.5 MDa.

The hemocyanin moluska adalah silinder berongga besar dari glikoprotein multimerik yang, bagaimanapun, boleh didapati larut dalam hemolymph haiwan.

Salah satu sebab untuk kelarutannya yang tinggi ialah hemocyanin mempunyai permukaan dengan caj negatif yang tinggi. Mereka membentuk subunit penipu atau multidecameros antara 330 dan 550 kDa, yang terdiri daripada tujuh unit fungsi paralogikal.

Sebuah gen paralogi adalah salah satu yang timbul dari kejadian pertindihan genetik: protein paralogik timbul dari terjemahan gen paralogik. Bergantung pada organisasi domain berfungsi mereka, subunit ini berinteraksi antara satu sama lain untuk membentuk penipu, didecameros dan tridecameros.

Hemocyanin arthropod, sebaliknya, adalah hexameric. Dalam keadaan asalnya ia dapat dijumpai sebagai integral dari gandaan hexamers (dari 2 x 6 hingga 8 x 6). Setiap subunit mempunyai berat antara 70 dan 75 kDa.

Ciri lain hemocyanin yang lain adalah bahawa mereka adalah struktur dan stabil secara fungsian dalam julat suhu yang agak luas (dari -20ºC hingga 90ºC).

Bergantung pada organisma, hemosianin boleh disintesis dalam organ khusus haiwan. Dalam krustasea ia adalah hepatopancreas. Dalam organisma lain, ia disintesis dalam sel-sel tertentu seperti cyanocytes chelicerates, atau rogocytes moluska.

Fungsi

Fungsi hemokyanin yang paling terkenal berkaitan dengan penyertaan mereka dalam metabolisme tenaga. Hemocyanin membuat respirasi aerobik mungkin dalam majoriti invertebrata yang ketara.

Reaksi bioenergetik yang paling penting pada haiwan bernafas. Di peringkat selular, respirasi membolehkan molekul gula merendahkan dalam cara terkawal dan berturut-turut, sebagai contoh, untuk mendapatkan tenaga.

Untuk melaksanakan proses ini, penerima elektron akhir diperlukan, yang untuk semua tujuan adalah, dengan antonomasia, oksigen. Protein yang bertanggungjawab untuk menangkap dan mengangkutnya diubah.

Kebanyakan mereka menggunakan kompleks cincin organik yang kompleks besi untuk dapat berinteraksi dengan oksigen. Sebagai hemoglobin, contohnya, menggunakan porphyrin (kumpulan heme).

Lain-lain menggunakan logam seperti tembaga untuk tujuan yang sama. Dalam kes ini, logam membentuk kompleks sementara dengan residu asid amino dari tapak aktif protein pembawa.

Walaupun banyak protein tembaga memangkinkan tindak balas oksidatif, hemosian bereaksi dengan oksigen yang terbalik. Pengoksidaan diverifikasi dalam satu langkah di mana tembaga melewati dari keadaan I (tidak berwarna) untuk menyatakan II teroksidasi (biru).

Ia mengangkut oksigen dalam hemolymph, di mana ia mewakili 50 hingga lebih daripada 90% daripada jumlah protein. Untuk mengambil kira peranan fisiologi yang penting, walaupun dengan kecekapan rendah, hemocyanin boleh didapati dalam kepekatan setinggi 100 mg / mL.

Fungsi lain

Bukti yang terkumpul selama bertahun-tahun menunjukkan bahawa hemocyanins memenuhi fungsi lain selain bertindak sebagai pengangkut oksigen. Hemocyanin berpartisipasi dalam proses homeostatik dan fisiologi. Ini termasuk molting, pengangkutan hormon, osmoregulation dan penyimpanan protein.

Telah terbukti, hemocyanin memainkan peranan penting dalam tindak balas imun semula jadi. Peptida hemocyanin, dan peptida yang berkaitan, menunjukkan aktiviti antiviral, serta aktiviti phenoloxidase. Aktiviti terakhir ini, phenoloxidase pernafasan, berkaitan dengan proses pertahanan terhadap patogen.

Hemocyanins juga berfungsi sebagai protein prekursor peptida dengan aktiviti antimikrob dan antijamur. Sebaliknya, terdapat hemocyanin yang mempunyai aktiviti antiviral intrinsik yang tidak spesifik.

Aktiviti ini bukan sitotoksik untuk haiwan itu sendiri. Dalam memerangi patogen lain, hemocyanins boleh mengaglutinkan kehadiran, sebagai contoh, bakteria dan menghentikan jangkitan.

Ia juga penting untuk diperhatikan bahawa hemocyanin terlibat dalam pengeluaran spesies oksigen reaktif (ROS). ROS adalah molekul asas dalam berfungsi sistem imun, serta dalam tindak balas terhadap patogen dalam semua eukariota.

Kegunaan

Hemocyanin adalah immunostimulants yang kuat dalam mamalia. Atas sebab ini, mereka telah digunakan sebagai pengangkut molekul hypoallergenic yang tidak dapat membangkitkan tindak balas imun oleh diri mereka sendiri (haptens).

Sebaliknya, mereka juga digunakan sebagai pengangkut hormon, ubat, antibiotik dan toksin yang cekap. Mereka juga telah diuji sebagai sebatian antiviral yang berpotensi dan sebagai pesakit dalam terapi kimia terhadap kanser.

Akhirnya, terdapat bukti bahawa hemocyanin krustacea tertentu mempamerkan aktiviti antitumor dalam beberapa sistem haiwan eksperimen. Rawatan untuk kanser yang telah diuji termasuk pundi kencing, ovari, payudara, dsb..

Dari sudut pandang struktur dan fungsional, hemosian mempunyai ciri-ciri mereka sendiri yang membuat mereka sesuai untuk pembangunan nanomaterials biologi baru. Mereka telah digunakan, sebagai contoh, dalam penjanaan biosensor elektrokimia dengan kejayaan yang besar.

Rujukan

  1. Abid Ali, S., Abbasi, A. (011) Scorpion hemocyanin: Darah biru. DM Verlag Dr. Müller, Jerman.
  2. Coates, C.J., Nairn, J. (2014) Fungsi hemokyanin yang berlainan. Imunologi Pembangunan dan Perbandingan, 45: 43-55.
  3. Kato, S., Matsui, T., Gatsogiannis, C., Tanaka, Y. (2018) Hemocyanin moluska: struktur, evolusi, dan fisiologi. Ulasan Biofizikal, 10: 191-202.
  4. Metzler, D. (2012) Biokimia: Reaksi kimia sel hidup. Elsevier, NY, Amerika Syarikat.
  5. Yang, P., Anda, J., Li, F., Fei, J., Feng, B., He, X. Zhou, J. (2013) Platform biosensasi elektrokimia berdasarkan hemocyanin- [email dilindungi] NP- filem hitam karbon hibrida nano-komposit. Kaedah Analisis, 5: 3168-3171.
  6. Zanjani, N. T., Saksena, M.M., Dehghani, F., Cunningham, A.L. (2018) Dari lautan ke tempat tidur: potensi terapeutik hemocyanin moluska. Kimia ubat semasa, 25: 2292-2303.