Hemocyanins הם חלבונים אחראים תחבורת חמצן השלב הנוזלי ב חסרי חוליות כוללות, באופן בלעדי, פרוק רגליים ורכיכות. ההמוציאנינים בהמולימפה ממלאים תפקיד המקביל לתפקיד ההמוגלובין בדם אצל ציפורים ויונקים. עם זאת, היעילות שלו כמסוע נמוכה יותר.
מכיוון שהמוציאנינים הם חלבונים המשתמשים בנחושת במקום ברזל בכדי ללכוד חמצן, הם הופכים לכחולים כאשר הם מחומצנים. ניתן לומר שהחיות שמשתמשות בהן הן חיות בעלות דם כחול.
מולקולת ההמוציאנין.
אנו, כמו יונקים אחרים, נהפוך הוא, בעלי חיים אדומים. כדי לבצע את הפונקציה הזו, כל מולקולה של מתכות-חלבון זה דורשת שני אטומי נחושת לכל חמצן מורכב.
הבדל נוסף בין חיות כחולות-דם-אדומות הוא האופן בו הם מעבירים חמצן. בראשון, ההמוציאנין קיים ישירות בהמולימפה של החיה. ההמוגלובין, לעומת זאת, נישא על ידי תאים מיוחדים הנקראים אריתרוציטים.
חלק מההמוציאנינים הם בין החלבונים הידועים והנחקרים ביותר. יש להם מגוון מבני רחב והוכחו כשימושיים מאוד במגוון רחב של יישומים רפואיים וטיפוליים בבני אדם.
מאפיינים כלליים
ההמוציאנינים המאופיינים בצורה הטובה ביותר הם אלה שבודדו מפני רכיכות. אלה הם בין החלבונים הגדולים הידועים ביותר, כאשר המונים מולקולריים נעים בין 3.3 ל 13.5 MDa.
ההמוציאנינים מולקולק הם יציקות חלולות ענקיות של גליקופרוטאינים מולטיריים, עם זאת, ניתן למצוא מסיסים בהמולימפה של החיה.
אחת הסיבות למסיסות הגבוהה שלהן היא שלמוציאנינים יש משטח עם מטען שלילי גבוה מאוד. הם יוצרים יחידות משנה של decamer או של מספר רב של מצלמות בין 330 ל 550 kDa, הכוללות כשבע יחידות פונקציונליות פרלוגיות.
גן paralogue הוא כזה שנובע מאירוע שכפול גנטי: חלבון paralogue נובע מתרגום של גן paralogue. תלוי בארגון התחומים הפונקציונליים שלהם, יחידות משנה אלה מתקשרות זו בזו ויוצרות דקאמים, מצלמות דיד ומצלמות תלת מימד.
לעומת זאת, ההמוציאנין של פרוקי הרגל הוא הקסאמר. במצב ילידתו ניתן למצוא מספר שלם של כפילים של משושים (בין 2 X 6 ל- 8 X 6). כל יחידת משנה שוקלת בין 70 ל 75 ק''ד.
מאפיין יוצא דופן נוסף של ההמוציאנינים הוא שהם יציבים מבחינה מבנית ותפקודית בתחום טמפרטורות רחב למדי (בין -20 מעלות צלזיוס ליותר מ- 90 מעלות צלזיוס).
בהתאם לאורגניזם, ניתן לסנתז את ההמוציאנינים באיברים המיוחדים של החיה. אצל סרטנים זה הלבלב. באורגניזמים אחרים הם מסונתזים בתאים מסוימים כמו ציאנוציטים של צ'ליסרטים, או רוגוציטים של רכיכות.
מאפיינים
הפונקציה הידועה ביותר של ההמוציאנינים קשורה להשתתפותם בחילוף החומרים האנרגטי. ההמוציאנין מאפשר הנשימה אירובית ברוב משמעותי של חסרי חוליות.
התגובה הביו-אנרגטית החשובה ביותר אצל בעלי חיים היא הנשימה. ברמה התאית, הנשימה מאפשרת השפלה מבוקרת ורצופה של מולקולות סוכר, למשל, להשיג אנרגיה.
כדי לבצע תהליך זה דורש מקבל אלקטרונים סופי, אשר לכל דבר ועניין הוא, מצוינות, חמצן. החלבונים האחראים ללכידתו והובלתם מגוונים.
רבים מהם משתמשים במתחם של טבעות אורגניות שמורכב ברזל על מנת ליצור אינטראקציה עם חמצן. המוגלובין, למשל, משתמש בפורפירין (קבוצת heme).
אחרים משתמשים במתכות כמו נחושת לאותה מטרה. במקרה זה, המתכת יוצרת מתחמים זמניים עם שאריות חומצות אמינו של האתר הפעיל של חלבון הנשא.
למרות שחלבוני נחושת רבים מזרזים תגובות חמצוניות, ההמוציאנינים מגיבים עם חמצן הפיך. החמצון מתרחש בשלב בו הנחושת עוברת ממצב I (חסר צבע) למצב II מחומצן (כחול).
הוא נושא חמצן בהמולימפה, בו הוא מייצג 50 ליותר מ 90% מסך החלבון. כדי להסביר את תפקידו הפיזיולוגי החשוב, אם כי ביעילות נמוכה ניתן למצוא את ההמוציאנין בריכוזים עד 100 מ"ג / מ"ל.
פעולות אחרות
עדויות שנצברו במהלך השנים מצביעות על כך שההמוציאנינים משמשים תפקידים אחרים מלבד שהם משמשים כמובילי חמצן. ההמוציאנינים משתתפים בתהליכים הומאוסטטיים ופיזיולוגיים כאחד. אלה כוללים molting, העברת הורמונים, osmoregulation, ואחסון חלבון.
מצד שני, הוכח כי ההמוציאנינים ממלאים תפקיד מהותי בתגובה החיסונית המולדת. פפטידים המוצינינים, ופפטידים קשורים, מראים על פעילות אנטי-ויראלית וכן על פעילות של פנוולוקסידאז. פעילות אחרונה זו, פנוולוקסידאז נשימתי, קשורה לתהליכי הגנה מפני פתוגנים.
ההמוציאנינים מתפקדים גם כחלבוני מבשר פפטיד עם פעילות אנטי-מיקרוביאלית ופטרייתית. מצד שני, הוכח כי לחלק מההמוציאנינים יש פעילות אנטי-ויראלית מהותית לא ספציפית.
פעילות זו אינה ציטוטוקסית לבעל החיים עצמו. במאבק נגד פתוגנים אחרים, ההמוציאנינים יכולים להסתעף בנוכחות חיידקים למשל ולהפסיק את הזיהום.
חשוב גם לציין כי ההמוציאנינים משתתפים בייצור מינים של חמצן תגובתי (ROS). ROS הם מולקולות יסודיות בתפקוד מערכת החיסון, כמו גם בתגובות לפתוגנים בכל האוקריוטות.
יישומים
ההמוציאנינים הם אימונוסטימולנטים חזקים אצל יונקים. מסיבה זו הם שימשו כמובילים היפואלרגניים של מולקולות שאינן מסוגלות לעורר תגובה חיסונית בעצמם (הופץ).
מצד שני, הם שימשו גם כמובילים יעילים של הורמונים, תרופות, אנטיביוטיקה ורעלים. הם נבדקו גם כתרכובות אנטי-ויראליות פוטנציאליות וכמלווים לטיפולים כימיים כנגד סרטן.
לבסוף, קיימות עדויות לכך שהמוציאנינים מסרטנים מסוימים הם בעלי פעילות אנטי-גידולית במערכות ניסויים בבעלי חיים. טיפולי סרטן שנבדקו כוללים את שלפוחית השתן, השחלה, השד וכו '.
מנקודת מבט מבנית ופונקציונאלית, למוציאנינים מאפיינים משלהם ההופכים אותם לאידיאליים להתפתחות ננו-ביולוגים חדשים. הם שימשו, למשל, בדור של חיישנים אלקטרוכימיים בהצלחה רבה.
הפניות
- עביד עלי, ש., עבאסי, א. (011) עקרב המוציאנין: הדם הכחול. ד"ר ורלאג ד"ר מולר, גרמניה.
- Coates, CJ, Nairn, J. (2014) פונקציות חיסוניות שונות של ההמוציאנינים. אימונולוגיה התפתחותית והשוואתית, 45: 43-55.
- קאטו, ס., מטסוי, ט., גטסוגיאניס, סי., טנאקה, י. (2018) המוצינין מולוסקני: מבנה, אבולוציה ופיזיולוגיה. ביקורות ביופיזיות, 10: 191-202.
- Metzler, D. (2012) ביוכימיה: התגובות הכימיות של תאים חיים. Elsevier, ניו יורק, ארה"ב.
- Yang, P., You, J., Li, F., Fei, J., Feng, B., He, X. Zhou, J. (2013) פלטפורמת ביו-סנסציה אלקטרוכימית על בסיס המוציאנין - NP - ננו היברידי שחור שחור -סרט מורכב. שיטות אנליטיות, 5: 3168-3171.
- Zanjani, NT, Saksena, MM, Dehghani, F., Cunningham, AL (2018) מהאוקיאנוס למיטה: הפוטנציאל הטיפולי של ההמוציאנים הרדים. כימיה רפואית נוכחית, 25: 2292-2303.