У хемоцианинс су протеини одговорни за транспорт кисеоника у у течној фази у бескичмењака укључују екслузивно зглавкара и мекушцима. Хемоцијани у хемолимфи испуњавају улогу аналогну оној хемоглобина у крви код птица и сисара. Међутим, његова ефикасност као транспортера је мања.
Пошто су хемоцијанини протеини који користе бакар уместо гвожђа за хватање кисеоника, кад оксидирају, постају плави. Може се рећи да су животиње које га користе плавокрвне.
Молекул хемоцијана.
Ми смо, као и други сисари, црвенокрвне животиње. За обављање ове функције, сваком молекулу овог металопротеина потребна су два атома бакра за сваки комплексирани кисеоник.
Друга разлика између плавокрвних и црвенокрвних животиња је начин на који превозе кисеоник. У првом, хемоцијанин је директно присутан у хемолимфи животиње. Насупрот томе, хемоглобин носе специјализоване ћелије које се називају еритроцити.
Неки од хемоцијанана спадају у најпознатије и најбоље проучаване протеине. Имају широку структурну разноликост и показале су се врло корисним у широком спектру медицинских и терапијских примена на људима.
Опште карактеристике
Најбоље карактеристични хемоцијани су они који су изоловани од мекушаца. То су међу највећим познатим протеинима, чија је молекуларна маса у распону од 3,3 до 13,5 МДа.
Хемоцијанини мекушаца су огромни шупљи улошци мултимерних гликопротеина који, међутим, могу бити растворљиви у хемолимфи животиње.
Један од разлога њихове високе растворљивости је што хемоцијанини имају површину са врло високим негативним набојем. Они формирају декамера или мултидекамерне подјединице између 330 и 550 кДа, који се састоје од око седам паралошких функционалних јединица.
Паралогни ген је онај који настаје из догађаја умножавања генетике: протеин паралога настаје превођењем паралогног гена. У зависности од организације њихових функционалних домена, ове подјединице међусобно делују како би формирале декамере, дидекамере и тридекамере.
Хемоцијанин артропода је хексамер. У свом матичном стању може се наћи као цели број вишеструких хексамера (од 2 к 6 до 8 к 6). Свака подјединица тежи између 70 и 75 кДа.
Још једна изванредна карактеристика хемоцијанана је да су они структурно и функционално стабилни у прилично широком температурном опсегу (од -20 ° Ц до више од 90 ° Ц).
У зависности од организма, хемоцијанини се могу синтетизовати у специјализованим органима животиње. Код ракова је хепатопанцреас. У другим организмима они се синтетишу у посебним ћелијама као што су цијаноцити келицерата или рогоцити мекушаца.
Карактеристике
Најпознатија функција хемоцијанаина је везана за њихово учешће у енергетском метаболизму. Хемоцијанин омогућава аеробно дисање у значајној већини бескраљежњака.
Најважнија биоенергетска реакција код животиња је дисање. На ћелијском нивоу дисање омогућава контролисану и сукцесивну разградњу молекула шећера, на пример, да би се добила енергија.
За спровођење овог поступка потребан је крајњи акцептор електрона, који је за све намере и сврхе, пар екцелленце, кисеоник. Протеини одговорни за његово хватање и транспорт су различити.
Многи од њих користе комплекс органских прстенова који комплексира гвожђе да би могао комуницирати са кисеоником. Хемоглобин, на пример, користи порфирин (хеме група).
Други користе метале као што је бакар за исте сврхе. У овом случају, метал формира привремене комплексе са аминокиселинским остацима активног места протеина носача.
Иако многи бакарни протеини катализују оксидативне реакције, хемоцијанини реверзибилно реагују са кисеоником. Оксидација се одвија у кораку у којем бакар прелази из стања И (безбојно) у стање ИИ оксидирано (плаво).
Она носи кисеоник у хемолимфи, у којој представља 50 до више од 90% укупног протеина. Да би се узела у обзир његова важна физиолошка улога, иако с ниском ефикасношћу, хемоцијанин се може наћи у концентрацијама до чак 100 мг / мЛ.
Остале функције
Докази прикупљени током година показују да хемоцијани служе и другим функцијама, осим што делују као превозници кисеоника. Хемоцијанини учествују и у хомеостатским и у физиолошким процесима. Они укључују топљење, транспорт хормона, осморегулацију и складиштење протеина.
С друге стране, доказано је да хемоцијанини играју фундаменталну улогу у урођеном имунолошком одговору. Хемоцијанин пептиди и сродни пептиди показују антивирусну активност као и фенолоксидазну активност. Ова последња активност, респираторна фенолоксидаза, повезана је са одбрамбеним процесима против патогена.
Хемоцијанин такође делује као прекурсор протеина пептида са антимикробним и антигљивичним деловањем. С друге стране, доказано је да неки хемоцијанини имају неспецифично интринзично антивирусно деловање.
Ова активност није цитотоксична за саму животињу. У борби против других патогена, хемоцијанини могу аглутинирати у присуству, на пример, бактерија и зауставити инфекцију.
Такође је важно напоменути да хемоцијанини учествују у производњи реактивних врста кисеоника (РОС). РОС су основни молекули у функционисању имунолошког система, као и у одговорима на патогене у свим еукариотама.
Апликације
Хемоцијанини су снажни имуностимуланси код сисара. Из тог разлога, они су коришћени као хипоалергени преносиоци молекула који нису у стању да сами побуне имуни одговор (хаптенс).
С друге стране, они су коришћени и као ефикасни превозници хормона, лекова, антибиотика и токсина. Такође су тестирани као потенцијална антивирусна једињења и као супутници у хемијским терапијама против рака.
Коначно, постоје докази да хемоцијани из одређених ракова имају антитуморско деловање у неким експерименталним животињским системима. Тестирани лекови против рака укључују мехур, јајник, дојку итд.
Са структуралног и функционалног становишта, хемоцијанини имају своје карактеристике које их чине идеалним за развој нових биолошких наноматеријала. Примењени су, на пример, у производњи електрохемијских биосензора са значајним успехом.
Референце
- Абид Али, С., Аббаси, А. (011) Сцорпион хемоцианин: Плава крв. ДМ Верлаг Др. Муллер, Немачка.
- Цоатес, ЦЈ, Наирн, Ј. (2014) Различите имуне функције хемоцијанаина. Развојна и компаративна имунологија, 45: 43-55.
- Като, С., Матсуи, Т., Гатсогианнис, Ц., Танака, И. (2018) Моллусцан хемоцианин: структура, еволуција и физиологија. Биофизички прегледи, 10: 191-202.
- Метзлер, Д. (2012) Биохемија: Хемијске реакције живих ћелија. Елсевиер, НИ, САД.
- Ианг, П., Иоу, Ј., Ли, Ф., Феи, Ј., Фенг, Б., Хе, Кс. Зхоу, Ј. (2013) Електрохемијска платформа за биосензирање заснована на хемоцијанину - НП - хибридни нано чађа -композитни филм. Аналитички методи, 5: 3168-3171.
- Зањани, НТ, Саксена, ММ, Дехгхани, Ф., Цуннингхам, АЛ (2018) Од океана до кревета: терапеутски потенцијал молуканих хемоцијана. Тренутна лековита хемија, 25: 2292-2303.