{"id":2531,"date":"2012-11-15T10:23:48","date_gmt":"2012-11-15T13:23:48","guid":{"rendered":"http:\/\/scienceblogs.com.br\/eccemedicus\/?p=2531"},"modified":"2012-11-15T10:23:48","modified_gmt":"2012-11-15T13:23:48","slug":"um-canal-para-agua","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/eccemedicus\/2012\/11\/15\/um-canal-para-agua\/","title":{"rendered":"Uma Passagem para a \u00c1gua"},"content":{"rendered":"

Este post faz parte de uma s\u00e9rie cujo primeiro \u00e9\u00a0O\u00a0Poder dos Pr\u00f3tons<\/a>.<\/em><\/p>\n

Na fisiologia cl\u00e1ssica, por volta da d\u00e9cada de 20, quando se descobriu que a membrana plasm\u00e1tica das c\u00e9lulas era uma dupla camada lip\u00eddica, formulou-se a hip\u00f3tese de que a \u00e1gua pudesse penetrar no meio intracelular atrav\u00e9s da pr\u00f3pria membrana, seguindo for\u00e7as osm\u00f3ticas. Entretanto, uma s\u00e9rie de pesquisadores, por meio de medidas biof\u00edsicas (que analisam potenciais de membrana), notaram que a permeabilidade de algumas membranas \u00e0 \u00e1gua era 10 a 20 vezes maior do que a esperada caso a passagem ocorresse apenas atrav\u00e9s delas[1]. Previram, assim, a exist\u00eancia de um canal para passagem da \u00e1gua.<\/p>\n

No in\u00edcio da d\u00e9cada de 80, Peter Agre era um hematologista envolvido no estudo do fator Rh (o “positivo” ou “negativo” dos tipos sangu\u00edneos) trabalhando no Instituto Nacional de Sa\u00fade dos EUA. Estava interessado em induzir a forma\u00e7\u00e3o de anticorpos em coelhos sensibilizando-os com um pept\u00eddeo parcialmente purificado do fator Rh. Os coelhos reagiam fortemente produzindo anticorpos que, no entanto, n\u00e3o reagiam com o cerne da mol\u00e9cula de Rh mas sim, com uma outra prote\u00edna que acreditava-se ser um fragmento do grande polipept\u00eddeo. Parecia uma contamina\u00e7\u00e3o do experimento. Mas essa prote\u00edna de 28 kilodaltons (kDa), tinha algumas propriedades estranhas. N\u00e3o se corava com os procedimentos habituais e quando\u00a0foram procur\u00e1-la\u00a0na membrana de hem\u00e1ceas, verificou-se que era extremamente abundante. Com aproximadamente 200.000 c\u00f3pias por hem\u00e1cea, era uma das prote\u00ednas mais comuns na c\u00e9lula! Nas palavras de Agre (descendente de imigrantes n\u00f3rdicos)\u00a0\u201cera como se algu\u00e9m, andando pelo norte des\u00e9rtico da Su\u00e9cia, de repente, encontrasse uma cidade de 200.000 habitantes que n\u00e3o constasse em nenhum mapa\u201d. Estudos subsequentes revelaram que a prote\u00edna tinha caracter\u00edsticas de um canal pois dispunha-se ao longo da espessura da membrana. Uma s\u00e9rie de elegantes experimentos revelou que ela era um canal de \u00e1gua sendo batizada com o sugestivo nome de aquaporina 1 (AQP1). Peter Agre recebeu o pr\u00eamio Nobel de Qu\u00edmica em 2003 por sua descoberta (Figura abaixo). Orgulho do pai, que havia trabalhado com Linus Pauling, acabou abandonando a hematologia. (Veja a interessant\u00edssima “palestra do pr\u00eamio” (em ingl\u00eas, 45 min) no portal do Nobel<\/a>).<\/p>\n

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\nFigura 1. Peter Agre. Pr\u00eamio Nobel de Qu\u00edmica de 2003<\/p>\n

As aquaporinas constituem uma fam\u00edlia de, at\u00e9 o momento, algumas centenas de prote\u00ednas de membrana. Nos mam\u00edferos j\u00e1 foram identificadas doze, sete das quais est\u00e3o presentes no rim. Nos \u00faltimos anos, pesquisas t\u00eam explorado a seletividade e as fun\u00e7\u00f5es multitransportadoras das aquaporinas. Isso levou a uma divis\u00e3o do grupo em aquaporinas cl\u00e1ssicas e aquagliceroporinas. Estas \u00faltimas tamb\u00e9m transportam passivamente glicerol e outros poli\u00f3is bem como alguns solutos e, ao que parece, s\u00e3o filogeneticamente at\u00e9 mais antigas que as aquaporinas cl\u00e1ssicas[2].\u00a0A AQP1 \u00e9 uma prote\u00edna de membrana altamente perme\u00e1vel \u00e0 \u00e1gua. Sua condut\u00e2ncia \u00e9 de aproximadamente 3 x 10^9 molec \/ subunidade \/ seg permitindo que uma mol\u00e9cula de \u00e1gua trafegue a ~0,02 cm\/s [3]. A AQP1 forma 4 complexos na membrana celular (subunidades), cada um formando um canal de \u00e1gua independente (figura 2). Um quinto poro \u00e9 formado no centro do complexo e h\u00e1 ind\u00edcios de que possa conduzir \u00edons, mas o transporte passivo de \u00e1gua atrav\u00e9s da membrana celular \u00e9 mesmo a maior fun\u00e7\u00e3o fisiol\u00f3gica da AQP1 [4].<\/p>\n

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Figura 2. Foto de simula\u00e7\u00e3o do transporte de \u00e1gua por uma mol\u00e9cula de aquaporina. As subunidades s\u00e3o constitu\u00eddas de t\u00fabulos que est\u00e3o em cores diferentes. As mol\u00e9culas de \u00e1gua (pequenos bumerangues azuis) permeiam a subunidade \u00e0 direita (em dourado). Esta imagem ganhou o pr\u00eamio de melhor foto cient\u00edfica da revista Science\u2122 na edi\u00e7\u00e3o de 24 de Setembro de 2004\u00a0e pode ser encontrada aqui<\/a>, juntamente com uma anima\u00e7\u00e3o do transporte das mol\u00e9culas de \u00e1gua.<\/p>\n

\u00c9 surpreendente o fato de que, mesmo transportando \u00e1gua t\u00e3o eficientemente, as aquaporinas sejam imperme\u00e1veis aos \u00edons. A raz\u00e3o disso seria a prote\u00e7\u00e3o do meio interior celular para que a maquinaria metab\u00f3lica possa funcionar adequadamente e em “sil\u00eancio biol\u00f3gico” – o que pode at\u00e9 ser uma defini\u00e7\u00e3o bonita de Sa\u00fade, mas teleol\u00f3gica demais para servir a nossos prop\u00f3sitos. At\u00e9 o mais enxerido de todos \u00edons, o pr\u00f3ton e seu alterego H3O+, n\u00e3o consegue passar pelas reentr\u00e2ncias do canal de \u00e1gua. Como isso se d\u00e1? Como isso ocorre se os pr\u00f3tons teleportam-se de um lugar\u00a0para outro\u00a0livremente na\u00a0Mattrix<\/strong> <\/span><\/em>aqu\u00e1tica, materializando-se e evaporando em qualquer lugar\u00a0bastando para isso um “fio de \u00e1gua” por onde possam passar…<\/p>\n

\u00c9 o que tentarei descrever no pr\u00f3ximo e \u00faltimo post da s\u00e9rie.<\/p>\n

Refer\u00eancias Bibliogr\u00e1ficas<\/strong><\/p>\n

[1]\u00a0Finkelstein A: Water Movement Through Lipid Bilayers, Pores, and Plasma Membranes: Theory and Reality (Distinguished Lecture Series of the Society of General Physiologists)<\/em>. New York, John Wiley & Sons Inc, 1987.<\/p>\n

[2]\u00a0Nielsen S, Frokiaer J, Marples D, et al.<\/em>: Aquaporins in the kidney: from molecules to medicine. Physiol Rev<\/em> 82:205-244, 2002.<\/p>\n

[3]\u00a0Preston GM, Carroll TP, Guggino WB, et al.<\/em>: Appearance of water channels in Xenopus oocytes expressing red cell CHIP28 protein. Science<\/em> 256:385-387, 1992.<\/p>\n

[4] Zhu F, Tajkhorshid E, Schulten K: Theory and simulation of water permeation in aquaporin-1. Biophys J<\/em> 86:50-57, 2004.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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