Les molécules d'aquaporine forment un canal qui permet à l'eau de se déplacer à travers les membranes cellulaires.

Introduction

L'eau est un ingrédient de base de la vie. Nos corps sont plus de la moitié de l'eau, et d'autres organismes en dépendent aussi pour tout, de à maintenir leur forme à éliminer les déchets.

l'eau est dans un être vivant, est aussi important que la disponibilité de l'eau. Trop d'eau à l'intérieur d'une cellule, et elle éclatera comme un ballon. Trop peu, et il va se dessécher et mourir.

Comment une cellule maintient-elle la quantité d'eau juste ? La réponse réside dans des molécules en forme de sablier avec un tunnel au milieu qui sont très, très pointilleuses sur ce qu'elles laissent passer.

La stratégie

Tous les êtres vivants sont constitués de cellules. Toutes les cellules ont des membranes qui les séparent du reste du monde. Et toutes les membranes ont des canaux qui laissent entrer et sortir les molécules. Un type de canal, appelé aquaporines, laisse sélectivement les molécules d'eau (et dans certains cas d'autres) se déplacer à travers la membrane cellulaire. Ces canaux sont si importants qu'ils se retrouvent dans des organismes appartenant à tous les règnes de la vie.

Comment les aquaporines séparent-elles l'eau des autres molécules ? La réponse réside dans leur forme et la façon dont la charge électrique est distribuée à travers le s ils sont faits.

Les aquaporines sont des protéines constituées de longues chaînes de molécules plus petites appelées s. Différents types d'acides aminés s'attirent ou se repoussent, créant des étendues de formes telles que des feuilles et au sein de la molécule.

Une molécule d'aquaporine contient six longs tronçons d'hélices qui traversent une membrane cellulaire comme un judas à travers une porte. Ensemble, ils forment un petit tunnel de la taille d'une molécule d'eau. Le centre du canal des aquaporines porte une charge positive, qui repousse les autres molécules chargées positivement et les empêche de passer. Ainsi, seules de petites molécules non chargées telles que l'eau peuvent traverser le canal. En augmentant l'efficacité, les molécules d'aquaporine ont tendance à apparaître en groupes de quatre disposés ensemble, créant un cinquième pore au milieu qui déplace également l'eau à travers la membrane.

Simplified diagram showing the structure and arrangement of aqauaporins in a cell membrane.
Image: Biomimicry Institute / Copyright © - Tous droits réservés

La structure et l'arrangement des aquaporines dans une membrane cellulaire. Dans cette vue simplifiée, les bâtonnets représentent ce qui sont en fait des chaînes d'acides aminés en forme d'hélice. (Cliquez pour agrandir)

Certaines aquaporines ont également un filtre supplémentaire intégré dans leur structure qui est composé d'acides aminés spécifiques qui peuvent filtrer ou laisser entrer une sélection d'autres molécules, telles que le glycérol, le dioxyde de carbone et l'ammoniac. Mais de nombreuses aquaporines sont exclusives à l'eau, créant un mécanisme étonnant pour séparer la «molécule de vie» de tout le reste. Étant donné que l'eau se déplace intrinsèquement des zones de forte concentration vers les zones de faible concentration, les canaux n'ont pas besoin d'utiliser d'énergie pour pomper les molécules d'eau à travers la membrane. Au lieu de cela, le transport passif permet aux molécules d'eau d'entrer ou de sortir de la cellule, sans énergie.

De nombreuses aquaporines sont exclusives à l'eau, créant un mécanisme étonnant pour séparer la «molécule de vie» de tout le reste.

Le potentiel

La capacité des aquaporines à séparer l'eau des autres molécules sans nécessiter de pompe active ouvre la porte à un moyen économe en énergie d'éliminer les contaminants des eaux usées ou de purifier l'eau potable. Le concept pourrait également être appliqué à la création de canaux personnalisés qui filtrent sélectivement d'autres types de petites molécules. Cela permettrait d'augmenter la concentration d'une substance souhaitée ou d'éliminer les contaminants indésirables d'un produit.

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Dernière mise à jour le 12 juin 2021