AQUAPORINS

АКВОПОРИНЫ

Члены семейства аквопоринов мембранных водных канальцев:AQP1 (CHIP28 или канал-подобный интегральный мембранный белок в 28 кДа); AQP2; AQP3; AQP4 и недавно выделенная новая изоформа AQP5. Установлено, что мРНК AQP5 обнаруживается в подчелюстных, паротидных, подъязычных и слезных железах, а также в глазах, трахеях и легких.

Перенос воды через клетки осуществляется с помощью водных канальцев апикальных и базолатеральных частей клеточных мембран.

В ацинарных клетках слезных желез мышей AQP5 присутствует в апикальных плазменых мембранах, а AQP4 в базолатеральных плазменных мембранах. В ацинарных клетках подчелюстных желез крыс AQP1-4 не присутствуют в базолатаральных частях плазменных мембран.

Экспрессия AQP5 в секреторных ацинарных клетках подчелюстных, паротидных и подязычных слюнных желез ограничена апикальными мембранами, включая межклеточные секреторные канальцы ацинарных клеток. В подчелюстных железах высокий уровень AQP5 обнаружен также в апикальных мембранах клеток интеркалированных протоков. Возможно, что AQP5 могут участвовать в абсорбции и/или секреции малых растворов (small solutes). Остальная система протоков подчелюстных желез негативна в отношении AQP5. Предполагается, что AQP5 отвечает за движение воды в слюнных железах во время формирования первичной слюны.

REFERENCE Sui, H. et al. Structural basis of water-specific transport through the AQP1 water channel. Nature 414, 872-878 (2001) PubMed

Aquaporins (AQPs) транспортируют воду через клеточные мембраны в ответ на осмотические градиенты. AQP1 позволяет воде - но не ионам (включая протоны) - свободно перемещаться туда и обратно через клеточные мембраны. Jap и др., получили кристаллическую структуру телячьего AQP1 при разрешении 2.2 A.

AQP1 функионируют как тетрамеры, в которых каждый мономер имеет свой собственный водный канал. Каждый канал представлен внеклеточным и цитоплазматическим 'vestibule', соединенными растянутой узкой порой. В кристаллической структуре, только четыре связанные молекулы воды прерывают эту гидрофобную пору в трех гидрофильных узлах, такое расположение облегчает быстрый транспорт воды. Авт. полагают, что транспорт протонов черех эту пору, по-видимому, энергетически затруднен, из-за отсутствия сети водородных мостиков молекул воды, посредством которой протоны могли бы сновать 'shuttle'. Они также установили, что остатки суживающей области - самой узкой точки поры - являются критическими для обеспечения водной специфичности.

Ca²⁺-связывающий белок calmodulin (CaM) участвует в регуляции многих мембранных каналов, но как он модулирует проницаемость, неясно. Reichow et al. скомбинировали ЭМ, структурное моделирование, молекулярную динамику и мутагенез, чтобы изучить взаимодействие aquaporin AQP0 и CaM. Каждый мономер в тетрамерном AQP0 содержит воду-проводящую пору. Сравнение кристаллической структуры AQP0 тетрамера и CaM в 25 Е электронно микроскопической реконструкции выявило, что CaM соединяется с C-терминальной спиралью соседнего AQP0 мономера. первоначально, CaM соединяется с одной спиралью и его близость к соседнему мономеру позволяет ему отлавливать второй мономер. Молекулярная динамика модели подтвердила, что хотя он связывает только два мономера, CaM ограничивает динамику всех 4-х мономеров в тетрамере. Конструкция сайта CSII в цитоплазматическом преддверии (vestibule) канала предполагает его участие в доступе к поре (gate). Интересно, что остатки AQP0, которые стабилизируются в большинстве своем CaM картированными C-терминальными спиралями, составляют основу последней трансмембранной спирали и остатки, которые формируют CSII. В AQP0, тетрамеризация не обязательна для проницаемости воды; однако, эти результаты показывают, что их состоящая из 4-х частей структура облегчает кооперативную регуляцию и регуляция др. мембранных каналов с помощью CaM может базироваться на сходных механизмах.

Nat. Struct. Mol. Biol. 20, 10.1038/nsmb.2630 (2013).