El ojo de la cerradura , comúnmente simbolizado por Hc , es una familia molecular de pigmentos respiratorios de metaloproteínas que contienen cobre operables para transportar el oxígeno en ciertos animales, incluidos artrópodos ( crustáceos , arácnidos , cangrejos herradura , algunos insectos ) y moluscos ( bivalvos , gasterópodos , coleoides en particular) ). Contiene dos cationes cuprosos Cu+ que se unen a una molécula de O 2reversiblemente convirtiéndose en cobre Cu 2+ . La oxigenación provoca un cambio de color: la forma reducida desoxigenada (con cationes Cu + ) es incolora, mientras que la forma oxigenada (con cationes Cu 2+ ) generalmente da oxihemocianinas azules. A diferencia de la hemoglobina de los glóbulos rojos de los vertebrados , el ojo de la cerradura flota libremente en la hemolinfa sin estar contenido en los glóbulos . Las hemocianinas son los segundos portadores de oxígeno más utilizados entre los seres vivos después de las hemoglobinas. Están en el origen del color azulado, y no rojo, de la "sangre" de estos animales, variando según el tipo de hemocianina de la especie (azul violeta en el caracol Helix , azul verdoso en pulpos, cangrejos herradura o artrópodos).
Fue el fisiólogo belga Léon Fredericq quien destacó la hemocianina (fue él quien propuso el nombre, en 1878), el segundo transportador de oxígeno utilizado por los seres vivos, durante su trabajo sobre la fisiología del pulpo .
La superfamilia de hemocianinas de artrópodos está compuesta por fenol oxidasas , hexamerinas , pseudohemocianinas o criptocianinas y receptores de hexamerina .
Los cambios observados en la filogenia de la superfamilia de la hemocianina están estrechamente relacionados con la aparición de estas diferentes proteínas en diferentes especies. Comprender estos cambios requiere un estudio cuidadoso de los cambios de hemocianina en artrópodos.
Dominio que contiene cationes cuprosos Pulpo de ojo de cerradura de subunidad que muestra el par de cationes de cobre , denominado Cu.Pfam | PF00372 |
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InterPro | IPR000896 |
PROSIDAD | PDOC00184 |
SCOP | 1lla |
SUPERFAMILIA | 1lla |
Pfam | PF03722 |
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InterPro | IPR005204 |
PROSIDAD | PDOC00184 |
SCOP | 1lla |
SUPERFAMILIA | 1lla |
Pfam | PF03723 |
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InterPro | IPR005203 |
PROSIDAD | PDOC00184 |
SCOP | 1lla |
SUPERFAMILIA | 1lla |
Aunque la función respiratoria de la hemocianina es similar a la de la hemoglobina , su estructura molecular y mecanismo de unión al oxígeno O 2difieren significativamente. Así, cuando la hemoglobina usa un grupo protésico hemo que contiene un catión de hierro , el ojo de la cerradura usa un par de cationes de cobre coordinados directamente cada tres residuos de histidina con su sitio activo .
La afinidad de la hemocianina por el oxígeno es mayor que la de la hemoglobina, pero su eficiencia general como transportador de oxígeno es, en la mayoría de los casos, menor que la de la hemoglobina. Sin embargo, es superior en ambientes fríos. Así, entre los organismos que utilizan la hemocianina como transportador de oxígeno, encontramos crustáceos que viven en aguas frías con baja presión parcial de oxígeno; sin embargo, también hay artrópodos terrestres que viven en ambientes cálidos y oxigenados que todavía usan hemocianina, como escorpiones y arañas .
La hemocianina está formada por varias subunidades, cada una de las cuales contiene un par de cationes de cobre que pueden unirse a una molécula de oxígeno. Cada una de estas subunidades tiene una masa de aproximadamente 75 kDa . Generalmente son homogéneos o heterogéneos con dos tipos de subunidades. Se organizan en dímeros o hexámeros según la especie, estando estos dímeros y hexámeros a su vez organizados en cadenas o racimos cuya masa puede superar los 1.500 kDa . Debido al gran tamaño de estos complejos, la hemocianina generalmente está libre en la hemolinfa y no está contenida en las células sanguíneas , a diferencia de la hemoglobina.
Los hexámeros son característicos de la hemocianina en los artrópodos . Así, el de Eurypelma californicum tarántula comprende cuatro hexámeros, o 24 subunidades, mientras que el del veloz scutiger , un quilópodo , comprende seis hexámeros, o 36 subunidades, y el del cangrejo herradura incluye ocho hexámeros, 48 subunidades. Los hexámeros simples se encuentran en Panulirus interruptus , una langosta , y en el batinoma gigante . Las subunidades de los crustáceos contienen alrededor de 660 residuos de aminoácidos , mientras que los de queliceratos contienen 625.
La mayoría de las hemocianinas se unen al oxígeno de manera no cooperativa y son capaces de transportar aproximadamente una cuarta parte de la cantidad de oxígeno transportada por la hemoglobina. Sin embargo, existe un efecto cooperativo en algunas especies de artrópodos y en cangrejos herradura , con un coeficiente de Hill (in) entre 1.6 a Tachypleus gigas (un cangrejo herradura de Japón ) y 3.0 en Androctonus australis (un escorpión del Magreb ), valores Que también dependen de las condiciones experimentales; a modo de comparación, el coeficiente de hemoglobina de Hill es generalmente de alrededor de 3,0. La hemocianina en este caso tiene una estructura hexamérica, cada subunidad tiene un sitio de unión de oxígeno: la unión de una molécula de oxígeno a una de estas subunidades aumenta la afinidad de las subunidades vecinas por el oxígeno, según un mecanismo alostérico . Estos estudios han demostrado que los hexámeros se combinan en complejos de proteínas más grandes que comprenden docenas de hexámeros. Uno de estos estudios sugiere que el efecto cooperativo depende de estos grandes arreglos, por lo que el efecto cooperativo se propagaría entre hexámeros. Los perfiles de unión del oxígeno a la hemocianina se ven afectados por la fuerza iónica de la solución y por su pH .
EC No. | EC |
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número CAS | |
Cofactor (es) | Cobre |
IUBMB | Entrada IUBMB |
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IntEnz | Vista IntEnz |
BRENDA | Entrada BRENDA |
KEGG | Entrada KEGG |
MetaCyc | Camino metabólico |
PRIAM | Perfil |
PDB | Estructuras |
IR | AmiGO / EGO |
La hemocianina es homóloga a las fenol oxidasas (como la tirosinasa ) porque tiene un sitio activo similar, utilizando un par de cationes de cobre como grupo protésico. En todos los casos, una proenzima inactiva como hemocianina, tirosinasa y oxidasa catecol (in) debe ser previamente activada por escisión del residuo de aminoácido que bloquea la entrada del canal que conduce al sitio activo. Las diferencias conformacionales determinan el tipo de actividad catalítica que probablemente lleve a cabo la hemocianina. La hemocianina también tiene actividad fenol oxidasa, pero sin embargo es más lenta; una desnaturalización parcial tiene el efecto de promover esta actividad enzimática al liberar el acceso al sitio activo.
El ojo de cerradura Concholepas concholepas (en) presenta efecto terapéutico contra el cáncer de vejiga en ratones, lo que lo convierte en objeto de investigación para el posible tratamiento del cáncer superficial de vejiga.
La hemocianina de Megathura crenulata , conocida como KLH , es un estimulante inmunológico derivado de las glicoproteínas de este molusco . Cuando se administra in vitro , muestra una actividad significativa contra la proliferación de células de cáncer de mama , cáncer de páncreas y cáncer de próstata . Un estudio de 2003 también generó interés con respecto al efecto de la hemocianina de lapa californiana contra el adenocarcinoma de Barrett .