De hemocyaniner är proteiner som ansvarar för transport av syre i flytande fas i ryggradslösa djur som exklusivt inkluderar leddjur och blötdjur. Hemocyaniner i hemolymf har en roll som är analog med hemoglobins i blod hos fåglar och däggdjur. Emellertid är dess effektivitet som transportör lägre.
Eftersom hemocyaniner är proteiner som använder koppar istället för järn för att fånga syre blir de blåa när de oxideras. Man kan säga att djuren som använder den är blåblodiga djur.
Vi, som andra däggdjur, är tvärtom rödblodiga djur. För att utföra denna funktion kräver varje molekyl av detta metalloprotein två kopparatomer för varje komplex syre..
En annan skillnad mellan blåblodiga och rödblodiga djur är hur de transporterar syre. I den förra är hemocyanin direkt närvarande i djurets hemolymf. Hemoglobin, å andra sidan, bärs av specialiserade celler som kallas erytrocyter..
Några av hemocyaninerna är bland de mest kända och bäst studerade proteinerna. De har en bred strukturell mångfald och har visat sig vara mycket användbara i ett brett spektrum av medicinska och terapeutiska tillämpningar hos människor.
Artikelindex
De bäst karakteriserade hemocyaninerna är de som har isolerats från blötdjur. Dessa är bland de största kända proteinerna, med molekylmassor mellan 3,3 och 13,5 MDa.
Mollusk hemocyaniner är enorma ihåliga gjutningar av multimera glykoproteiner som emellertid kan hittas lösliga i djurets hemolymf..
En av anledningarna till deras höga löslighet är att hemocyaniner har en yta med mycket hög negativ laddning. De bildar underenheter av dekamerar eller multidekameror på mellan 330 och 550 kDa, som omfattar cirka sju paralogiska funktionella enheter.
En paraloggen är en som härrör från en genetisk dupliceringshändelse: ett paralogprotein uppstår genom översättningen av en paraloggen. Beroende på organisationen av deras funktionella domäner interagerar dessa underenheter med varandra för att bilda dekamerare, didekameror och trekameror..
Arthropod hemocyanin är däremot hexameria. I sitt ursprungliga tillstånd kan den hittas som ett heltal av multiplar av hexamerer (från 2 x 6 till 8 x 6). Varje underenhet väger mellan 70 och 75 kDa.
En annan enastående egenskap hos hemocyaniner är att de är strukturellt och funktionella stabila i ett ganska brett temperaturintervall (från -20 ° C till mer än 90 ° C)..
Beroende på organismen kan hemocyaniner syntetiseras i djurets specialorgan. Hos kräftdjur är det hepatopancreas. I andra organismer syntetiseras de i synnerhet celler såsom cyanocyter av chelicerater eller rogocyter av blötdjur..
Den mest kända funktionen hos hemocyaniner har att göra med deras deltagande i energimetabolism. Hemocyanin möjliggör aerob andning hos en betydande majoritet av ryggradslösa djur.
Den viktigaste bioenergiska reaktionen hos djur är andning. På mobilnivå tillåter andning nedbrytning av sockermolekyler på ett kontrollerat och successivt sätt, till exempel för att erhålla energi.
För att genomföra denna process krävs en slutlig elektronacceptor, som för alla ändamål är syre. Proteinerna som är ansvariga för deras fångst och transport varierar.
Många av dem använder ett komplex av organiska ringar som kompenserar järn för att interagera med syre. Hemoglobin använder till exempel ett porfyrin (hemgrupp).
Andra använder metaller som koppar för samma ändamål. I detta fall bildar metallen temporära komplex med aminosyrarester av det aktiva stället för bärarproteinet..
Även om många kopparproteiner katalyserar oxidativa reaktioner, reagerar hemocyaniner med syre reversibelt. Oxidationen äger rum i ett steg där koppar går från tillstånd I (färglöst) till tillstånd II oxiderat (blått).
Det transporterar syre i hemolymfen, där det representerar 50 till mer än 90% av det totala proteinet. För att redogöra för dess viktiga fysiologiska roll, även om hemocyanin med låg effektivitet kan hittas i koncentrationer så höga som 100 mg / ml..
Bevis som ackumulerats genom åren tyder på att hemocyaniner tjänar andra funktioner förutom att fungera som syretransportörer. Hemocyaniner deltar i både homeostatiska och fysiologiska processer. Dessa inkluderar smältning, hormontransport, osmoregulering och proteinlagring..
Å andra sidan har det bevisats att hemocyaniner spelar en grundläggande roll i det medfödda immunsvaret. Hemocyaninpeptider och besläktade peptider uppvisar antiviral aktivitet såväl som fenoloxidasaktivitet. Denna sista aktivitet, andningsfenoloxidas, är relaterad till försvarsprocesser mot patogener.
Hemocyaniner fungerar också som peptidprekursorproteiner med antimikrobiell och antisvampaktivitet. Å andra sidan har det bevisats att vissa hemocyaniner har ospecifik inneboende antiviral aktivitet.
Denna aktivitet är inte cytotoxisk för själva djuret. I kampen mot andra patogener kan hemocyaniner agglutineras i närvaro av till exempel bakterier och stoppa infektionen.
Det är också viktigt att notera att hemocyaniner deltar i produktionen av reaktiva syrearter (ROS). ROS är grundläggande molekyler i immunsystemets funktion, liksom i svaren på patogener i alla eukaryoter.
Hemocyaniner är starka immunstimulerande medel hos däggdjur. Av denna anledning har de använts som allergivänliga transportörer av molekyler som inte själva kan väcka ett immunsvar (haptens)..
Å andra sidan har de också använts som effektiva transportörer av hormoner, läkemedel, antibiotika och toxiner. De har också testats som potentiella antivirala föreningar och som följeslagare i kemisk behandling mot cancer..
Slutligen finns det bevis för att hemocyaniner från vissa kräftdjur har antitumöraktivitet i vissa försöksdjursystem. Cancerbehandlingar som har testats inkluderar blåsan, äggstocken, bröstet etc..
Ur strukturell och funktionell synvinkel har hemocyaniner sina egna egenskaper som gör dem idealiska för utveckling av nya biologiska nanomaterial. De har till exempel använts i genereringen av elektrokemiska biosensorer med stor framgång.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.