martes, 18 de marzo de 2014

Una Proteína Reguladora del Transporte de Agua en Vitis vinífera Identificada



UNA PROTEÍNA REGULADORA DEL TRANSPORTE DE AGUA EN VITIS VINÍFERA IDENTIFICADA

Las acuaporinas son proteínas que forman poros en la membrana celular de los seres vivos. Durante los primeros meses del proyecto, las investigaciones realizadas en el WP1 han permitido identificar la acuaporina VvSIP1 como reguladora del transporte de agua en Vitis vinifera. Esta proteína intrínseca se expresa en las hojas y las bayas de la vid en el campo. Mientras que su expresión, medida por la transcripción de los genes asociados, no se vio afectada por el estrés hídrico y el nivel de iluminación/UV en la viña, en los cultivos celulares de laboratorio, la proteína estuvo regulada por el calor. Estas nuevas adquisiciones son esenciales para el resto del proyecto, ya que permiten una mejor comprensión de los mecanismos que rigen el transporte y la regulación del agua en la vid.

Palabras clave: acuaporinas, VvSIP1, Purificación de proteínas, Vitis vinifera,

ACUAPORINAS

Las acuaporinas son unas proteínas de las membranas de las células que son capaces de transportar moléculas de agua.

- Descripción técnica:
La acuaporina es una proteína transmembrana, encargada de transportar el agua a través de los compartimientos celulares. Está formada por un haz de 6 hélices α que dejan una estrecha abertura en su interior por la que pueden pasar moléculas de agua. Como en todas las proteínas transmembrana, la superficie de la proteína en contacto con la bicapa lipídica es rica en aminoácidos hidrofóbicos mientras que los aminoácidos polares se concentran hacia los dos extremos de la proteína. Estas proteínas transmembrana son especializadas, no permiten que los aniones y la mayoría de los cationes grandes puedan atravesarla. Además hay un par de aminoácidos catiónicos que actúan como “puerta”, impidiendo el paso de cationes pequeños como el ion H3O+.

La importancia de las aquaporinas recalca que no solo explican los rápidos cambios del volumen celular causados por la entrada o salida del agua sino también, respuestas de cambios fisiológicos o a alteraciones patológicas.

Las acuaporinas pueden activarse o desactivarse por diferentes mecanismos de regulación. Las acuaporinas pertenecen a la familia de las proteínas integrales de membrana (PIM), parece ser que todas las acuaporinas evolutivamente tienen su origen en un mismo gen originario.

Estas proteínas acuaporinas se extienden por toda la membrana celular, podemos encontrar un mayor número de ellas en las células de riñón y en los eritrocitos. La acuaporinas forman tetrameros, es decir,se agrupan de 4 en 4. Estas transportan el agua formando una línea de 10 moléculas de agua como fila india que cruza en su interior.

- Clasificación: Hasta la fecha, se han identificado 13 acuaporinas (AQPs) en distintos tejidos de mamíferos (AQP0-AQP12). En función de su permeabilidad, la familia de las acuaporinas se clasifican en 2 subfamilias:

. Acuaporinas: capaces de transportar agua. AQP 0, 1, 2, 4, 5, 6 y 8.

. Acuagliceroporinas: canales permeables al agua y otros pequeños solutos, como urea o glicerol. Las AQP3, AQP7, AQP9 y AQP10 pertenecen al grupo de las acuagliceroporinas.

. Acuaporinas sin clasificar: AQP 11 y 12.

- Descubrimiento: Sobre la base de estudios biofísicos se propuso que los canales dispondrían de un mecanismo de ‘compuerta’ (gating en inglés) que regularía su permeabilidad al agua, y que cada uno de ellos contendría diez moléculas de agua que se desplazarían en ‘fila india’ para atravesar la membrana. Tal como se muestran en las representaciones estructurales y moleculares de las acuaporinas.

"Su descubridor Peter Agre obtuvo el premio Nobel de Química en 2003. El hallazgo de Agre es un gran aporte a la investigación sobre los canales para el agua, que reciben el nombre genérico de aquaporinas."

PURIFICACIÓN DE PROTEÍNAS

Una purificación de proteínas es una serie de procesos que permiten aislar un sólo tipo de proteína de una mezcla compleja. La purificación de proteínas es vital para la caracterización de la función, estructura en interacciones de la proteína de interés, por ejemplo una enzima un receptor celular o un anticuerpo. El material inicial es generalmente un tejido biológico o un cultivo microbiano. Hay varios pasos en el proceso de purificación; puede liberar a la proteína de la matriz que lo confina, separar las partes proteica y no proteica de la mezcla, y finalmente separar la proteína deseada de todas las demás. Este último paso puede ser el aspecto más laborioso de la purificación de proteínas.

Técnicas empleadas: Homogeneización; Fraccionamiento celular; Desnaturalización reversible con sulfato de amonio; Cromatografía; Electroforesis; Diálisis; Espectroscopia ultravioleta-visible; Ensayo enzimático.

MOVIEMIENTO O TRANSPORTE DE AGUA EN LAS PLANTAS

El agua y las sales absorbidas por las raíces suben al tallo principalmente por las traqueidas y vasos del xilema, y los azúcares y otros materiales orgánicos son transportados principalmente en los tubos cribosos del floema.

Esto se demuestra con un experimento, que consiste en hacer un corte en el tallo, penetrando hasta el floema y el cámbium, pero sin llegar al xilema. En este caso se observa que las hojas permanecen en buen estado por largo tiempo. En cambio, si se corta el xilema y se deja el floema intacto, las hojas se marchitan y mueren rápidamente, lo que demuestra que el agua llega a las hojas principalmente por el xilema.

La raíz tiene como función la absorción y el transporte de agua y sales minerales. En experimentos realizados con plantas de tomate bien regadas, se procedió a cortar el tallo, y el trozo que quedó se unió herméticamente a un tubo de vidrio. Se observó que el agua se elevaba por el tubo hasta un metro o más, lo que permitió demostrar que en la raíz actúan fuerzas que originan una presión positiva en la unión de la raíz y el tallo. Esta presión se llama presión radicular. La savia en las raíces es hipertónica al agua del suelo circundante; esto puede explicar, al menos en parte, la generación de la presión radicular.

Otra fuerza que podría elevar el agua en un tallo sería una tracción desde arriba, en vez de un empuje desde abajo.

Esta tracción puede demostrarse uniendo herméticamente una rama cortada a un tubo de vidrio lleno de agua, y colocando el otro extremo del tubo un recipiente con agua. Adicionalmente, puede introducirse en el tubo una pequeña burbuja de aire, para medir la velocidad del movimiento del agua por la velocidad con que se mueve la burbuja de aire.

La columna de agua de los vasos del xilema, sometidos a tensión desde arriba, se extiende ligeramente. Ello se debe a que las moléculas de agua están unidas por enlaces de hidrógeno, lo cual les proporciona una fuerte tendencia a unirse, y a que, en el vaso del xilema, la delgada columna de agua posee una tensión elevada.

La transpiración es el principal proceso de tracción de la parte superior de la columna. La tendencia de las moléculas de agua a unirse transmite esta fuerza por toda la longitud del tallo y las raíces y eleva toda la columna de savia.

Los primeros en considerar las propiedades cohesivas de las moléculas de agua como uno de los mecanismos que intervienen en el ascenso del agua por el xilema fueron los investigadores Dixon-Joly. Ellos predijeron que una columna de agua tendría una gran fuerza de tensión. La teoría de Dixon-Joly se llama Teoría de la transpiración-tensión-cohesión.

1 comentario:

  1. El mejor método para purificar agua


    El premio va al equipo danés conformado por Pequeñas Y Medianas Empresas (PYME): Peter Holme Jensen, Claus Hélix-Nielsen y Danielle Keller (Dinamarca) por su invención de una membrana de purificación de agua recubierta con acuaporinas, que permite purificar el agua sin consumir grandes cantidades de energía. La filtración se hace de manera natural y, a diferencia de los métodos convencionales, no requiere un sistema de filtración elaborado sobre la base de la energía y la presión hidrostática-intensiva.

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