Karakteristik dan fungsi hemocyanin



itu hemocyanin adalah protein yang bertanggung jawab untuk transportasi oksigen dalam fase cair dalam invertebrata yang meliputi, secara eksklusif, arthropoda dan moluska. Hemosianin dalam hemolimf berperan sebagai analog dengan hemoglobin darah pada burung dan mamalia. Namun, efisiensinya sebagai pengangkut lebih rendah.

Karena hemocyanin adalah protein yang menggunakan tembaga untuk memerangkap oksigen alih-alih zat besi, mereka mengambil warna biru ketika teroksidasi. Dapat dikatakan bahwa hewan yang menggunakannya adalah hewan berdarah biru.

Kita, seperti mamalia lain, sebaliknya, adalah hewan berdarah merah. Untuk menjalankan fungsi ini, setiap molekul metalloprotein ini membutuhkan dua atom tembaga untuk setiap oksigen yang kompleks.

Perbedaan lain antara darah biru dan hewan darah merah adalah bagaimana mengangkut oksigen. Pada yang pertama, hemosianin secara langsung ada dalam hemolimfa hewan. Hemoglobin, di sisi lain, dibawa oleh sel-sel khusus yang disebut eritrosit.

Beberapa hemocyanin adalah protein yang paling terkenal dan paling banyak dipelajari. Mereka menyajikan keragaman struktural yang luas dan telah terbukti sangat berguna dalam berbagai aplikasi medis dan terapeutik pada manusia.

Indeks

  • 1 Karakteristik umum
  • 2 fungsi
    • 2.1 Fungsi lainnya
  • 3 Penggunaan
  • 4 Referensi

Karakteristik umum

Hemocyanin dengan ciri terbaik adalah yang telah diisolasi dari moluska. Ini adalah salah satu protein terbesar yang diketahui, dengan massa molekul berkisar antara 3,3 dan 13,5 MDa.

Hemocyanin moluska adalah silinder berongga besar glikoprotein multimerik yang, bagaimanapun, dapat ditemukan larut dalam hemolimfa hewan..

Salah satu alasan kelarutannya yang tinggi adalah karena hemosianin memiliki permukaan dengan muatan negatif yang sangat tinggi. Mereka membentuk subunit dari decamers atau multidecameros antara 330 dan 550 kDa, yang terdiri dari tujuh unit fungsional paralogical.

Gen paralogical adalah gen yang muncul dari suatu peristiwa duplikasi genetik: protein paralogical muncul dari terjemahan gen paralogical. Bergantung pada pengorganisasian domain fungsional mereka, subunit-subunit ini berinteraksi satu sama lain untuk membentuk decamers, didecameros dan tridecameros.

Hemocyanin dari arthropoda, di sisi lain, adalah hexameric. Di negara asalnya dapat ditemukan sebagai integral dari kelipatan hexamers (dari 2 x 6 hingga 8 x 6). Setiap subunit memiliki berat antara 70 dan 75 kDa.

Karakteristik lain yang luar biasa dari hemocyanin adalah bahwa mereka secara struktural dan fungsional stabil pada kisaran suhu yang cukup lebar (dari -20ºC hingga lebih dari 90ºC).

Tergantung pada organisme, hemosianin dapat disintesis dalam organ khusus hewan. Dalam krustasea itu adalah hepatopankreas. Pada organisme lain, mereka disintesis dalam sel-sel tertentu seperti sianosit dari chelicerate, atau rogosit dari moluska.

Fungsi

Fungsi hemocyanin yang paling terkenal berkaitan dengan partisipasi mereka dalam metabolisme energi. Hemocyanin memungkinkan respirasi aerobik pada sebagian besar invertebrata yang signifikan.

Reaksi bioenergi paling penting pada hewan adalah pernapasan. Pada tingkat sel, respirasi memungkinkan degradasi molekul gula secara terkendali dan berturut-turut, misalnya, untuk mendapatkan energi.

Untuk melakukan proses ini, akseptor elektron terakhir diperlukan, yang untuk semua keperluan adalah, dengan antonomasia, oksigen. Protein yang bertanggung jawab untuk menangkap dan mengangkutnya bervariasi.

Banyak dari mereka menggunakan cincin organik kompleks yang kompleks zat besi untuk dapat berinteraksi dengan oksigen. Hemoglobin, misalnya, menggunakan porfirin (kelompok heme).

Lainnya menggunakan logam seperti tembaga untuk tujuan yang sama. Dalam hal ini, logam membentuk kompleks sementara dengan residu asam amino dari situs aktif protein pembawa.

Meskipun banyak protein tembaga mengkatalisasi reaksi oksidatif, hemocyanin bereaksi dengan oksigen secara terbalik. Oksidasi diverifikasi pada langkah di mana tembaga berpindah dari keadaan I (tidak berwarna) ke keadaan II teroksidasi (biru).

Ini mengangkut oksigen dalam hemolymph, di mana ia mewakili 50 hingga lebih dari 90% dari total protein. Untuk menjelaskan peran fisiologisnya yang penting, walaupun dengan efisiensi rendah, hemocyanin dapat ditemukan dalam konsentrasi setinggi 100 mg / mL.

Fungsi lainnya

Bukti yang terakumulasi selama bertahun-tahun menunjukkan bahwa hemocyanin memenuhi fungsi lain selain bertindak sebagai pengangkut oksigen. Hemocyanin berpartisipasi dalam proses homeostatis dan fisiologis. Ini termasuk molting, pengangkutan hormon, osmoregulasi dan penyimpanan protein.

Di sisi lain, telah terbukti bahwa hemosianin memainkan peran mendasar dalam respons imun bawaan. Peptida hemosianin, dan peptida terkait, menunjukkan aktivitas antivirus, serta aktivitas fenoloksidase. Aktivitas terakhir ini, pernapasan fenoloksidase, terkait dengan proses pertahanan melawan patogen.

Hemocyanin juga berfungsi sebagai protein prekursor peptida dengan aktivitas antimikroba dan antijamur. Sebaliknya, telah ditemukan bahwa beberapa hemocyanin memiliki aktivitas antivirus intrinsik non-spesifik.

Aktivitas ini bukan sitotoksik untuk hewan itu sendiri. Dalam perang melawan patogen lain, hemosianin dapat menggumpal di hadapan, misalnya, bakteri dan menghentikan infeksi..

Penting juga untuk dicatat bahwa hemocyanin terlibat dalam produksi spesies oksigen reaktif (ROS). ROS adalah molekul mendasar dalam fungsi sistem kekebalan tubuh, serta dalam respons terhadap patogen di semua eukariota..

Penggunaan

Hemosianin adalah imunostimulan kuat pada mamalia. Untuk alasan ini, mereka telah digunakan sebagai transporter molekul hypoallergenic yang tidak mampu membangunkan respon imun sendiri (haptens).

Di sisi lain, mereka juga telah digunakan sebagai pengangkut hormon, obat-obatan, antibiotik dan racun yang efisien. Mereka juga telah diuji sebagai senyawa antivirus potensial dan sebagai teman dalam terapi kimia melawan kanker.

Akhirnya, ada bukti bahwa hemocyanin dari krustasea tertentu menunjukkan aktivitas antitumor dalam beberapa sistem hewan percobaan. Perawatan untuk kanker yang telah diuji termasuk kandung kemih, ovarium, payudara, dll..

Dari sudut pandang struktural dan fungsional, hemocyanin memiliki karakteristik mereka sendiri yang membuatnya ideal untuk pengembangan nanomaterial biologis baru. Mereka telah digunakan, misalnya, dalam generasi biosensor elektrokimia dengan kesuksesan besar.

Referensi

  1. Abid Ali, S., Abbasi, A. (011) Scorpion hemocyanin: Darah biru. DM Verlag Dr. Müller, Jerman.
  2. Coates, C.J., Nairn, J. (2014) Beragam fungsi imun hemocyanin. Imunologi Perkembangan dan Komparatif, 45: 43-55.
  3. Kato, S., Matsui, T., Gatsogiannis, C., Tanaka, Y. (2018) Hemocyanin moluska: struktur, evolusi, dan fisiologi. Ulasan Biofisika, 10: 191-202.
  4. Metzler, D. (2012) Biokimia: Reaksi kimia sel hidup. Elsevier, NY, AS.
  5. Yang, P., You, J., Li, F., Fei, J., Feng, B., He, X. Zhou, J. (2013) Platform biosensing elektrokimia berdasarkan pada hemocyanin- [email protected] NP- film karbon-nano hybrid hitam karbon. Metode Analisis, 5: 3168-3171.
  6. Zanjani, N. T., Saksena, M.M., Dehghani, F., Cunningham, A.L. (2018) Dari laut ke samping tempat tidur: potensi terapi hemocyanin moluska. Kimia Obat saat ini, 25: 2292-2303.