Las acuaporinas

Muchos de vosotros ya conoceréis estas moléculas, a otros supongo que a menos os sonará el nombre.

Si bien es cierto que la membrana es semipermeable permite el paso de las moléculas de agua, sin embargo hay ocasiones en que por los propios requerimientos de los procesos celulares se necesita un incremento de la permeabilidad del agua en la membrana plasmática y esto se da gracias a la existencia de las acuaporinas que permiten el paso de 1 x 10^6 moléculas de agua por segundo.

Como muchos de vosotros sabéis las acuaporinas son canales específicos de agua formados por un tetrámero de subunidades idénticas cada una de ellas con un canal que permite el paso del agua. Sin embargo impiden el paso de los protones.

Si las acuaporinas permitiesen el paso de protones a través de la membrana se perdería de forma absurda gradiente de protones que debería ser aprovechado para la producción de ATP o para impulsar procesos celulares que requieran energía, es decir endergónicos.

¿Cómo se ha resuelto el problema de los protones? Como diría mi profesor Juli: Miréu amb quina elegància ha resolt la selecció natural aquest problema! (en castellano: !Mirad con qué elegancia a resuelto la selección natural este problema¡).

En la estructura de la acuaporina nos encontramos con dos hélices alfa, llamadas M3 y M7 que dan lugar a 2 campos eléctricos que son convergentes en la mitad del recorrido del canal. Las moléculas de agua forman puentes de hidrógeno entre ellas y pueden pasar tan sólo de una en una a través del canal, de manera que pasan una detrás de otra en “fila india”. El campo eléctrico que producen las hélices anteriormente citadas obligan a que las moléculas de agua que pasan a través del canal lo hagan orientando sus átomos de hidrógeno hacia el exterior. Los protones sólo pueden establecer puentes de hidrógeno con la carga negativa del oxígeno, pero el oxígeno queda inaccesible por la posición que adopta la molécula de agua a causa del campo eléctrico creado por las hélices M3 y M7 y de esta manera se impide la entrada de protones.


Pero además, cuando las moléculas de agua llegan a la mitad del recorrido se encuentran con el fin de uno de los campos eléctricos y el inicio  de otro convergente, de manera que las moléculas de agua se reorientan y ofrecen de nuevo a la cara saliente del canal los hidrógenos, de manera que los protones tampoco pueden formar puentes de hidrógeno impidiendo el paso por el otro lado del canal.