Las vanadinas (también conocidas como proteínas asociadas al vanadio o cromógeno de vanadio ) son un grupo específico de metaloproteínas que se unen al vanadio . Las vanabinas se encuentran casi exclusivamente en las células sanguíneas , o vanadocitos , de algunos tunicados ( ascidias marinas), incluida la Ascidiacea . Las vanabinas extraídas de los vanadocitos tunicados a menudo se denominan hemovanadinas . Estos organismos son capaces de concentrar el vanadio a un nivel más de, y a veces mucho más, 100 veces más alto que en el agua de mar circundante.. Las proteínas de vanabina parecen estar involucradas en la recolección y acumulación de este ión metálico. En la actualidad, no hay una comprensión concluyente de por qué estos organismos recolectan vanadio.
El químico alemán Martin Henze descubrió el vanadio en los ascidiaceos en 1911. [1] [2] [3]
Teorías
Vanabins como portadores de oxígeno
Debido a la alta concentración de vanadio en la sangre, se ha asumido que las vanabinas se utilizan para el transporte de oxígeno, como la hemoglobina a base de hierro o la hemocianina a base de cobre . Desafortunadamente, no se puede encontrar evidencia científica que respalde esta hipótesis .
La concentración más alta de vanadio encontrada hasta ahora, 350 mM , se encontró en las células sanguíneas de Ascidia gemmata pertenecientes al suborden Phlebobranchia . Esta concentración es 10,000,000 veces mayor que la del agua de mar. [4]
Las vanadio acumulan vanadio en las células sanguíneas y producen especies V (III) e iones de vandanilo (V (IV)) a partir de iones ortovanadato (V (V)), con el uso de NADPH como agente reductor . Las vanadinas también transportan las especies de vanadio reducidas a las vacuolas de los vanadocitos (células sanguíneas que contienen vanadio). Las vacuolas se mantienen a un pH muy ácido de 1,9, lo que es posible mediante el bombeo de iones de hidrógeno a las vacuolas mediante el uso de H + -ATPasa que consume mucha energía . Todo el uso de NADPH y ATP para recolectar y mantener el vanadio requiere mucha energía, algo inusual para las proteínas transportadoras de oxígeno.
Otras proteínas transportadoras de oxígeno tienen una constante de disociación muy baja con su grupo protésico metálico y se unen a estos grupos fuertemente. Las vanabinas, por otro lado, tienen una constante de disociación moderada y no se unen estrechamente al vanadio. Más importante aún, debido a esta constante de disociación moderada, el vanadio generalmente se encuentra flotando libremente y separado de cualquier proteína dentro de las vacuolas. Esto es completamente diferente de otras proteínas transportadoras de oxígeno.
Vanabins, no portadores de oxígeno
La evidencia más convincente en contra del uso del vanadio para el transporte de oxígeno es que muchas ascidias y tunicados también tienen hemocianina en la sangre que podría suponerse que maneja todo el transporte de oxígeno.
El uso de vanabinas y vanadio para el transporte de oxígeno en ascidias y tunicados es dudoso. Otra razón hipotética por la que estos organismos recolectan vanadio es para volverse tóxicos para los depredadores , parásitos y microorganismos .
Uso tecnológico de vanabins
Los océanos del mundo contienen concentraciones diluidas de minerales raros. La cantidad total de oro , plata , manganeso y platino (entre otros) en todos los océanos del mundo rivaliza con la de las minas terrestres ; sin embargo, debido a la baja concentración de estos minerales en el agua de mar, la extracción se ha considerado poco práctica. Comprender los mecanismos detrás de cómo algunos organismos concentran minerales raros (como los sideróforos ) del agua de mar podría hacer que sea biotecnológicamente posible cultivar y cultivar organismos para filtrar el agua de mar y extraer estos minerales, de forma similar a la biolixiviación .
Referencias
- ↑ Henze M (1911). "Untersuchungen über das Blut der Ascidien. 1. Mitteilung. Die Vanadiumverbindung der Blutkörperchen" [Estudios sobre la sangre de ascidias marinas. I. Comunicación. El compuesto de vanadio de las células sanguíneas. Química biológica (en alemán). 72 (5–6): 494–501. doi : 10.1515 / bchm2.1911.72.5-6.494 .
- ^ Michibata H, Uyama T, Ueki T, Kanamori K (2002). Los vanadocitos, las células, tienen la clave para resolver la acumulación y reducción altamente selectivas de vanadio en las ascidias. Investigación y técnica de microscopía. Volumen 56 Número 6, Páginas 421 - 434
- ^ Henze, M. (1911). "Untersuchungen über das Blut der Ascidien. I. Mitteilung. Die Vanadiumverbindung der Blutkörperchen" . Zeitschrift für fisiologische Chemie de Hoppe-Seyler . 72 (5–6): 494–501. doi : 10.1515 / bchm2.1911.72.5-6.494 .
- ^ Tatsuya Ueki; Nobuo Yamaguchi y Hitoshi Michibata (2003). "Canal de cloruro en vanadocitos de una ascidia rica en vanadio Ascidia sydneiensis samea " (PDF) . Bioquímica y fisiología comparada . 136 (1): 91–98. doi : 10.1016 / s1096-4959 (03) 00175-1 . PMID 12941642 . Archivado desde el original (PDF) el 6 de junio de 2014 . Consultado el 13 de agosto de 2013 .
enlaces externos
- Caracterización de vanadio, proteínas de unión a vanadio, sustancias clave de la acumulación de vanadio en ascidias en Wayback Machine (archivado el 18 de diciembre de 2005)
- Transferencia de genes de vanabina a bacterias