The hemocyaniny jsou proteiny odpovědné za transport kyslíku v kapalné fázi u bezobratlých, které zahrnují výhradně členovce a měkkýše. Hemocyaniny v hemolymfě plní úlohu analogickou roli hemoglobinu v krvi u ptáků a savců. Jeho účinnost jako dopravníku je však nižší.
Vzhledem k tomu, že hemocyaniny jsou proteiny, které k zachycování kyslíku používají místo železa železo, při oxidaci zmodrají. Dá se říci, že zvířata, která ho používají, jsou modrokrvná zvířata.
My, stejně jako ostatní savci, jsme naopak červenokrevná zvířata. K provedení této funkce vyžaduje každá molekula tohoto metaloproteinu dva atomy mědi pro každý komplexovaný kyslík..
Dalším rozdílem mezi modrokrvnými a červenokrevnými zvířaty je způsob, jakým transportují kyslík. V prvním případě je hemocyanin přímo přítomen v hemolymfě zvířete. Hemoglobin je naopak nesen specializovanými buňkami zvanými erytrocyty..
Některé z hemocyaninů patří mezi nejznámější a nejlépe studované proteiny. Mají širokou strukturální rozmanitost a prokázaly se jako velmi užitečné v široké škále lékařských a terapeutických aplikací u lidí.
Rejstřík článků
Nejlépe charakterizovanými hemocyaniny jsou ty, které byly izolovány z měkkýšů. Patří mezi největší známé proteiny s molekulovou hmotností v rozmezí od 3,3 do 13,5 MDa.
Hemocyaniny měkkýšů jsou obrovské duté odlitky multimerních glykoproteinů, které však lze nalézt rozpustné v hemolymfě zvířete..
Jedním z důvodů jejich vysoké rozpustnosti je to, že hemocyaniny mají povrch s velmi vysokým záporným nábojem. Tvoří podjednotky dekamerů nebo multidecamerů mezi 330 a 550 kDa, které obsahují asi sedm paralogických funkčních jednotek.
Paralogový gen je gen, který vzniká z genetické duplikace: paralogový protein vzniká translací paralogového genu. V závislosti na organizaci jejich funkčních domén tyto podjednotky interagují navzájem za vzniku dekamerů, didekamerů a tridecamerů..
Naproti tomu hemocyanin členovců je hexameria. V původním stavu jej lze najít jako celé číslo z násobku hexamerů (od 2 x 6 do 8 x 6). Každá podjednotka váží mezi 70 a 75 kDa.
Další vynikající vlastností hemocyaninů je, že jsou strukturně a funkčně stabilní v poměrně širokém teplotním rozmezí (od -20 ° C do více než 90 ° C)..
V závislosti na organismu mohou být hemocyaniny syntetizovány ve specializovaných orgánech zvířete. U korýšů je to hepatopankreas. V jiných organismech jsou syntetizovány zejména v buňkách, jako jsou cyanocyty chelicerátů nebo rogocyty měkkýšů..
Nejznámější funkce hemocyaninů souvisí s jejich účastí na energetickém metabolismu. Hemocyanin umožňuje aerobní dýchání u významné většiny bezobratlých.
Nejdůležitější bioenergetickou reakcí u zvířat je dýchání. Na buněčné úrovni umožňuje dýchání řízenou a postupnou degradaci molekul cukru, například za účelem získání energie.
K provedení tohoto procesu je nutný finální akceptor elektronů, kterým je pro všechny účely a účely, par excellence, kyslík. Proteiny odpovědné za jejich zachycení a transport jsou různé.
Mnoho z nich používá komplex organických kruhů, které komplexují železo za účelem interakce s kyslíkem. Hemoglobin například používá porfyrin (hemovou skupinu).
Jiní používají ke stejnému účelu kovy, jako je měď. V tomto případě kov tvoří dočasné komplexy s aminokyselinovými zbytky aktivního místa nosného proteinu..
Ačkoli mnoho proteinů mědi katalyzuje oxidační reakce, hemocyaniny reagují s kyslíkem reverzibilně. Oxidace probíhá v kroku, ve kterém měď přechází ze stavu I (bezbarvý) do stavu II oxidovaný (modrý).
Nosí kyslík v hemolymfě, ve které představuje 50 až více než 90% celkového proteinu. Kvůli své důležité fyziologické roli, i když s nízkou účinností, lze hemocyanin nalézt v koncentracích až 100 mg / ml..
Důkazy nashromážděné v průběhu let naznačují, že hemocyaniny slouží kromě transportérů kyslíku i jiným funkcím. Hemocyaniny se účastní jak homeostatických, tak fyziologických procesů. Patří mezi ně línání, transport hormonů, osmoregulace a skladování proteinů..
Na druhou stranu bylo prokázáno, že hemocyaniny hrají zásadní roli ve vrozené imunitní odpovědi. Hemocyaninové peptidy a příbuzné peptidy vykazují antivirovou aktivitu i aktivitu fenoloxidázy. Tato poslední aktivita, respirační fenoloxidáza, souvisí s obrannými procesy proti patogenům.
Hemocyaniny také fungují jako peptidové prekurzorové proteiny s antimikrobiální a antifungální aktivitou. Na druhou stranu bylo prokázáno, že některé hemocyaniny mají nespecifickou vnitřní antivirovou aktivitu.
Tato aktivita není pro samotné zvíře cytotoxická. V boji proti jiným patogenům mohou hemocyaniny aglutinovat například za přítomnosti bakterií a zastavit infekci.
Je také důležité si uvědomit, že hemocyaniny se podílejí na produkci reaktivních forem kyslíku (ROS). ROS jsou základní molekuly ve fungování imunitního systému i v odpovědích na patogeny u všech eukaryot.
Hemocyaniny jsou silnými imunostimulanty u savců. Z tohoto důvodu byly použity jako hypoalergenní transportéry molekul, které samy nejsou schopné vzbudit imunitní reakci (hapteny)..
Na druhou stranu se také používají jako efektivní transportéry hormonů, léků, antibiotik a toxinů. Byly také testovány jako potenciální antivirové sloučeniny a jako společníci při chemických terapiích proti rakovině..
Nakonec existují důkazy o tom, že hemocyaniny z určitých korýšů mají protinádorovou aktivitu v některých experimentálních zvířecích systémech. Léčba rakoviny, která byla testována, zahrnuje léčbu močového měchýře, vaječníků, prsu atd..
Ze strukturálního a funkčního hlediska mají hemocyaniny své vlastní vlastnosti, díky nimž jsou ideální pro vývoj nových biologických nanomateriálů. Byly použity například při generování elektrochemických biosenzorů se značným úspěchem.
Zatím žádné komentáře