Aquaporine
Synonym(e)
AQP
Definition
Proteinfamilie deren Mitglieder als "Wasserkanäle" in tierischen und pflanzlichen Zellen fungieren. Bei Säugern regulieren Aquaporine (AQP1) den Wasserhaushalt z.B von Erythrozyten, Nierenzellen, Keratinozyten u.a. Zellen. Ein Erythrozyt verfügt beispielsweise über etwa 200.000 Wasserkanäle pro Zelle. In den Alveolen sorgen derartige "Channels" für den zum Gasaustausch notwendigen Flüssigkeitsfilm. Fehlfunktionen der Aquaporine sind für Krankheiten wie Diabetes insipidus, atopisches Ekzem, Grauer Star und Glaukom verantwortlich. Aquaporin-3 wird beim atopischen Ekzem vermehrt exprimiert. Dies wäre u.a. eine Erklärung für die Störung der Barrierefunktion bei Atopikern. Auch Retinoide sind in der Lage AQPs hochzuregulieren.
Einteilung
- Aquaporine werden unterteilt in:
- sog. gewöhliche Aquaporine
- Aquaglyceroporine.
- Aquaglyceroporine leiten neben Wasser zusätzlich kleine Organische Moleküle wie Glycerin oder Harnstoff.
Allgemeine Information
Zellmembranen sind in ihrem Inneren hydrophob. Somit kann Wasser nur in begrenztem Maße durch die Zellmembran diffundieren. Zellen mit sehr hoher Wasserpermeabilität, wie z.B renale Tubuluszellen oder Erythrozyten benötigen für den raschen Wasseraustausch größere Verbindungskanäle sog. "Wasserkanäle". Durch diese Wasserkanäle kann das Wasser nahezu ungehindert in Richtung des osmotischen Gradienten wandern. Der Wassertransport eines Aquaporinkanals beträgt bis zu 3 Milliarden Moleküle pro Sekunde.
Hinweis(e)
Alle bekannten Aquaporine weisen eine ähnliche Struktur und Aminosäuresequenz mit 268 Aminosäuren auf. Aquaporine durchspannen die Zellmembran (integrales Membranprotein) und bilden strukturell eine Sanduhr-ähnliche Kanalstruktur. AQP1 wird von Quecksilber-, Gold- oder Silberionen inhibiert. Dabei bindet das Ion an ein Cystein im Poreneingang und blockiert damit den Wasserfluss. Die Suche nach spezifischen Aquaporininhibitoren ist Gegenstand aktueller Forschung.
Literatur
- Hara-Chikuma et al. (2008) Roles of aquaporin-3 in the epidermis. J Invest Dermatol 128: 2145-2151.