خصائص ووظائف الهيموسيانين

ال ثقب المفتاح البروتينات هي المسؤولة عن نقل الأكسجين في الطور السائل في اللافقاريات والتي تشمل ، على سبيل المثال ، المفصليات والرخويات. تلعب الهيموسيانين في الهيموليمف دورًا مشابهًا لهيموغلوبين الدم في الطيور والثدييات. ومع ذلك ، كفاءتها كناقل أقل.

بما أن الهيموسيانين عبارة عن بروتينات تستخدم النحاس في حبس الأكسجين بدلاً من الحديد ، فإنها تأخذ لونًا أزرق عند أكسدةها. يمكن القول أن الحيوانات التي تستخدمها هي حيوانات دم زرقاء.

نحن ، مثل الثدييات الأخرى ، على العكس ، نحن حيوانات ذات دماء حمراء. لتنفيذ هذه الوظيفة ، يتطلب كل جزيء من هذا البروتين المعدني ذرتين نحاسيتين لكل أكسجين معقد.

الفرق الآخر بين الدم الأزرق وحيوانات الدم الحمراء هو كيفية نقل الأكسجين. في السابق ، الهيموسيانين موجود مباشرة في الدملمف للحيوان. الهيموغلوبين ، من ناحية أخرى ، تحمله خلايا متخصصة تسمى كريات الدم الحمراء.

بعض الهيموسيانين هي من بين أفضل البروتينات المعروفة وأفضلها. إنها تمثل تنوعًا هيكليًا واسعًا وقد أثبتت أنها مفيدة جدًا في مجموعة واسعة من التطبيقات الطبية والعلاجية عند البشر.

مؤشر

• 1 الخصائص العامة
• 2 وظائف
  • 2.1 وظائف أخرى
• 3 الاستخدامات
• 4 المراجع

الخصائص العامة

أفضل الهيموسيانين هي تلك التي تم عزلها عن الرخويات. هذه هي من بين أكبر البروتينات المعروفة ، مع كتل جزيئية تتراوح بين 3.3 و 13.5 MDA.

إن الهيموسيانين الرخوي عبارة عن أسطوانات جوفاء ضخمة من البروتينات السكرية المتعددة والتي يمكن العثور عليها للذوبان في الدملمف للحيوان.

أحد أسباب قابلية الذوبان العالية هو أن يكون للهيميوسيانين سطح ذو شحنة سالبة عالية جدًا. أنها تشكل وحدات فرعية من decamers أو multidecameros بين 330 و 550 كيلو دالتون ، والتي تضم سبع وحدات وظيفية شبه.

الجين المكافئ هو الجين الذي ينشأ من حالة التكرار الوراثي: ينشأ البروتين المكافئ من ترجمة الجين المكافئ. اعتمادًا على تنظيم المجالات الوظيفية الخاصة بهم ، تتفاعل هذه الوحدات الفرعية مع بعضها البعض لتكوين وحدات فك التشفير و didecameros و tridecameros.

الهيموسيانين من المفصليات ، من ناحية أخرى ، هو سداسي. في حالته الأصلية ، يمكن العثور عليه كجزء لا يتجزأ من مضاعفات hexamers (من 2 × 6 حتى 8 × 6). يزن كل وحدة فرعية ما بين 70 و 75 كيلو دالتون.

من الخصائص البارزة الأخرى للهيموسيانين أنها مستقرة من الناحية الهيكلية والوظيفية على مدى درجة حرارة واسعة إلى حد ما (من -20 درجة مئوية إلى أكثر من 90 درجة مئوية).

اعتمادا على الكائن الحي ، يمكن تصنيع الهيموسيانين في الأعضاء المتخصصة للحيوان. في القشريات هو الكبد البنكرياس. في الكائنات الحية الأخرى ، يتم تصنيعها في خلايا معينة مثل الخلايا السيانيتية من المخلوقات ، أو الخلايا الخبيثة من الرخويات.

وظائف

وظيفة الأكثر شهرة من الهيموسيانين له علاقة بمشاركتها في استقلاب الطاقة. الهيموسيانين يجعل التنفس الهوائية ممكنًا في غالبية كبيرة من اللافقاريات.

أهم رد فعل حيوي في الحيوانات هو التنفس. على المستوى الخلوي ، يسمح التنفس لجزيئات السكر المهينة بطريقة مضبوطة ومتتالية ، على سبيل المثال ، للحصول على الطاقة.

لتنفيذ هذه العملية ، يلزم وجود متقبل نهائي للإلكترونات ، وهو لجميع الأغراض الأكسجين. تتنوع البروتينات المسؤولة عن أسرها ونقلها.

يستخدم الكثير منهم مجموعة من الحلقات العضوية التي تُعقِّد الحديد لتكون قادرًا على التفاعل مع الأكسجين. الهيموغلوبين ، على سبيل المثال ، يستخدم البورفيرين (مجموعة الهيم).

يستخدم آخرون معادن مثل النحاس لنفس الغرض. في هذه الحالة ، يشكل المعدن مجمعات مؤقتة مع بقايا الأحماض الأمينية من الموقع النشط للبروتين الناقل.

على الرغم من أن العديد من بروتينات النحاس تحفز التفاعلات المؤكسدة ، فإن الهيموسيانين يتفاعل مع الأكسجين بشكل معكوس. يتم التحقق من الأكسدة في خطوة ينتقل فيها النحاس من الحالة الأولى (عديم اللون) إلى الحالة الثانية المؤكسدة (الأزرق).

إنه ينقل الأكسجين في الدم ، حيث يمثل 50 إلى أكثر من 90 ٪ من البروتين الكلي. لمراعاة دورها الفسيولوجي المهم ، على الرغم من كفاءته المنخفضة ، يمكن العثور على الهيموسيانين بتركيزات تصل إلى 100 ملغ / مل.

وظائف أخرى

تشير الدلائل المتراكمة على مر السنين إلى أن الهيموسيانين يؤدي وظائف أخرى بصرف النظر عن القيام بدور الناقل للأكسجين. يشارك الهيموسيانين في كل من عمليات التوازن الفسيولوجي والفسيولوجي. وتشمل هذه الذوبان ، ونقل الهرمونات ، والتنظيم وتخزين البروتينات.

لقد ثبت ، من ناحية أخرى ، أن الهيموسيانين يلعب دورًا أساسيًا في الاستجابة المناعية الفطرية. تظهر ببتيدات الهيموسيانين ، والببتيدات ذات الصلة ، نشاطًا مضادًا للفيروسات ، بالإضافة إلى نشاط الفينولوكسيديز. يرتبط هذا النشاط الأخير ، وهو الفينولوكسيديز التنفسي ، بعمليات الدفاع ضد مسببات الأمراض.

تعمل الهيموسيانين أيضًا كبروتينات سليفة للببتيد مع نشاط مضاد للميكروبات والفطريات. لقد وجد ، من ناحية أخرى ، أن بعض الهيموسيانين لها نشاط مضاد للفيروسات جوهري غير محدد.

هذا النشاط ليس سامًا للخلايا للحيوان نفسه. في المعركة ضد مسببات الأمراض الأخرى ، يمكن أن يتراكم الهيموسيانين في وجود ، على سبيل المثال ، البكتيريا ووقف العدوى.

من المهم أيضًا ملاحظة أن الهيموسيانين تشارك في إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS). ROS هي جزيئات أساسية في عمل الجهاز المناعي ، وكذلك في الاستجابات لمسببات الأمراض في جميع حقيقيات النوى.

تطبيقات

الهيموسيانين منبهات قوية في الثدييات. لهذا السبب ، تم استخدامها كناقلات هيبوالرجينيك للجزيئات غير القادرة على الاستيقاظ مناعي من تلقاء نفسها (haptens).

من ناحية أخرى ، تم استخدامها أيضًا كوسائل نقل فعالة للهرمونات والعقاقير والمضادات الحيوية والسموم. كما تم اختبارها على أنها مركبات مضادة للفيروسات محتملة وكرفاق في العلاجات الكيميائية ضد السرطان.

أخيرًا ، هناك دليل على أن الهيموسيانين لبعض القشريات تظهر نشاطًا مضادًا للأورام في بعض الأنظمة الحيوانية التجريبية. تشمل علاجات السرطان التي تم اختبارها المثانة ، المبيض ، الثدي ، إلخ..

من الناحية الهيكلية والوظيفية ، يكون للهيميوسيانين خصائصها الخاصة التي تجعلها مثالية لتطوير مواد نانوية بيولوجية جديدة. لقد تم استخدامها ، على سبيل المثال ، في توليد أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية بنجاح كبير.

مراجع

1. عابد علي ، س ، عباسي ، أ. (011) عقرب الهيموسيانين: الدم الأزرق. دي إم فيرلاج د. مولر ، ألمانيا.
2. Coates، C.J.، Nairn، J. (2014) وظائف مناعية متنوعة من الهيموسيانين. علم المناعة التنموي والمقارن ، 45: 43-55.
3. Kato، S.، Matsui، T.، Gatsogiannis، C.، Tanaka، Y. (2018) Molluscan hemocyanin: structure، evolution، and physiology. مراجعات بيوفيزيائية ، 10: 191-202.
4. Metzler، D. (2012) الكيمياء الحيوية: التفاعلات الكيميائية للخلايا الحية. إلسفير ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية.
5. Yang، P.، You، J.، Li، F.، Fei، J.، Feng، B.، He، X. Zhou، J. (2013) Electrochemical biosensing platform based on hemocyanin- [email email] NP- الكربون الأسود الهجين فيلم نانو مركب. الطرق التحليلية ، 5: 3168-3171.
6. Zanjani، N. T.، Saksena، M.M، Dehghani، F.، Cunningham، A.L (2018) من المحيط إلى السرير: الإمكانات العلاجية للهيموسيانين الرخوي. الكيمياء الطبية الحالية ، 25: 2292-2303.