Aquaporinas

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ANEXOS-BIOLOGÍA Curso de Ingreso 2022 
 
 
ANEXO N° 3 
ACUAPORINAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
Introducción 
Como hemos visto en el módulo seis sobre transporte, las distintas moléculas 
necesarias para el metabolismo entran y salen de las células mediante distintos 
mecanismos. Los hay pasivos y activos (independientes o no del aporte de ATP); directos 
a través de la membrana plasmática o mediados por proteínas, a favor o en contra de 
gradiente de concentración, etc. En este anexo, sumaremos una variante más a la 
diversidad de transportes vistos hasta aquí: el pasaje de agua (y otras pequeñas 
moléculas) a través de acuaporinas, unas proteínas de membrana presentes en una gran 
variedad de células de los seres vivos. 
Un poco de historia 
Hasta hace menos de 30 años se consideraba que el movimiento de agua a través 
de la membrana plasmática de las células se debía a un tipo de transporte que ya hemos 
estudiado en este curso: la difusión simple a través de la membrana. Este transporte 
implica el movimiento de las moléculas de H2O a favor de gradiente de concentración, 
sin gasto de energía y sin la utilización de proteínas intermediarias. Sin embargo, este 
mecanismo no explicaba la alta permeabilidad de membrana con respecto al agua que 
se observaba, por ejemplo, en eritrocitos y en las células del túbulo renal en animales. 
 
 
 
 
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A fines de la década de los 80, el equipo de trabajo del Dr. Peter Agre, del 
Departamento de Biología Celular de la Universidad de Johns Hopkins (Baltimore, 
Maryland, USA), descubre, de forma inesperada, unas proteínas desconocidas mientras 
buscaban aislar el antígeno del factor Rh de la sangre humana. En colaboración con otros 
investigadores, Agre logra aislar y clonar esta proteína y 
la expresa en óvulos de rana de la especie Xenopus laevis, 
los cuales presentaban, innatamente, una muy baja 
permeabilidad por el agua. Al exponer los óvulos a un 
medio bajo en solutos (hipotónico) observó grandes 
diferencias entre las células que expresaban la proteína y 
las que no lo hacían (control). Los óvulos control 
permanecieron inalterados, mientras que los óvulos que 
sí expresaban la proteína se hincharon y explotaron en 
poco tiempo, demostrando que la misma intervenía en 
procesos relacionados con el pasaje de agua. Por el 
descubrimiento de estas proteínas, a las que denominó Acuaporinas, el Dr. Agre recibió 
el premio Nobel en Química en el 2003. 
 
¿Qué son las acuaporinas? 
 Las acuaporinas son una familia de proteínas integrales de membrana de 
pequeño tamaño que se expresan en plantas, animales, hongos y bacterias y funcionan, 
principalmente, como canales de agua. Tienen una estructura cuaternaria tetramérica, 
es decir, formado por cuatro monómeros con cuatro poros individuales que permiten el 
paso principalmente de agua, aunque también de otros solutos como veremos más 
adelante. Cada monómero consta de seis segmentos helicoidales transmembrana y dos 
segmentos helicoidales cortos conectados por un estrecho poro acuoso (Figura 1A). 
Algunas acuaporinas, como la AQP4 de mamíferos, pueden agregarse aún más en las 
membranas celulares para formar conjuntos cristalinos supramoleculares. 
 No todas las células expresan acuaporinas. Aquellas que sí lo hacen, las 
expresan en grandes cantidades con el fin de aumentar la permeabilidad al agua de 
forma sustancial. 
 
 
 
 
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Fig1. a) Vista de un monómero típico de acuaporina, con seis pasos transmembrana (H1, 
H2, H4,H5,H6 y H8) y dos segmentos cortos (H3 y H7) b) Estructura cristalina de 
acuaporina 1 (AQP1) en vista lateral (izquierda) y vista superior (derecha) con una fila de 
moléculas de agua atravesando el poro (color rojo). 
 
¿Qué hacen las acuaporinas? 
 
 La función principal de la mayoría de las acuaporinas es transportar agua a 
través de las membranas celulares en respuesta a los distintos gradientes creados por 
el transporte activo de solutos derivados de los otros mecanismos de transporte. Existe 
un subconjunto de acuaporinas, llamadas acuagliceroporinas, que también transportan 
glicerol. El diámetro de los poros de las estas proteínas es ligeramente mayor y está 
revestido por residuos relativamente hidrófobos en comparación con el poro de una 
acuaporina. Además del agua y el glicerol, existen pruebas, varias aún en estudio, de 
que algunas acuaporinas permiten el movimiento de gases (CO2, NH3, NO, O2), varios 
pequeños solutos como H2O2 y arsenito, e incluso iones (K +, Cl-). También se han 
sugerido funciones no transportadoras de algunas acuaporinas, como la adhesión 
célula-célula, la polarización de la membrana y la regulación de proteínas que 
interactúan, como los canales iónicos. 
 Las acuaporinas y acuagliceroporinas son requeridas en la secreción y 
absorción de fluidos a través de las capas de células epiteliales, como en los túbulos 
renales y las glándulas exocrinas, donde la función renal normal y la secreción de fluidos 
corporales, como la saliva, requieren una alta permeabilidad al agua. Sin embargo, las 
acuaporinas también se expresan en células que no tienen un papel obvio en el 
transporte de líquidos, como los eritrocitos y algunos leucocitos, adipocitos y músculo 
esquelético. Por lo cual es correcto decir que su función específica aún no está 
dilucidada. 
 Hasta el momento, se han descubierto 13 acuaporinas en humanos (ver cuadro 
1) con diversas funciones fisiológicas y relacionadas a ciertas enfermedades como el 
glaucoma, cáncer, epilepsia, obesidad entre otras. Queda mucho por investigar y 
discutir, por lo que el estudio de esta temática se hace necesario e interesante. 
 
 
 
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Acuaporinas Distribución 
AQP0 Ojo (Cristalino) 
AQP1 
Eritrocitos, cerebro, corazón, riñón, tráquea, placenta, útero, vejiga, 
uretra, vesícula biliar, testículo, pulmones, bronquios, conductos biliares, 
piel, endotelio vascular, ojo 
AQP2 Riñón (conducto colector) 
AQP3 
Riñón, tracto gastrointestinal, páncreas, hígado, bazo, próstata, ojo, 
glándulas sudoríparas y lagrimales, pulmón, útero, eritrocitos, vejiga y 
uretra. 
AQP4 
Riñón, tracto gastrointestinal, cerebro, médula ósea, pulmón, músculo 
esquelético 
AQP5 Glándula Salival y lagrimal, tracto gastrointestinal, pulmón, ojo 
AQP6 Riñón 
AQP7 
Espermatozoides, testículos, tejido adiposo, riñón, corazón, músculo 
esquelético, tracto gastrointestinal 
AQP8 
Hígado, páncreas, testículo, placenta, útero, glándula salival, intestino 
delgado, colon, vesícula biliar, corazón 
AQP9 
tejido adiposo, corazón, colon, leucocitos, hígado, cerebro, riñón, 
intestino delgado, pulmón, bazo, testículos, médula ósea 
AQP10 Intestino delgado 
AQP11 Riñón 
AQP12 Páncreas, ojos 
Cuadro 1. Acuaporinas en Humanos 
 
Video sugerido: https://www.youtube.com/watch?v=-LL43L60dl8 
 
Actividad: Indique si las siguientes oraciones son verdaderas o falsas, justificando en 
este último caso. 
a) El transporte de agua a través de las proteínas de membrana conocidas como 
acuaporinas es de tipo activo. 
b) Las acuaporinas, de naturaleza proteica, poseen estructura primaria, secundaria, 
terciaria y cuaternaria. 
c) La ósmosis y el transporte de agua mediante acuaporinas son procesos 
completamente equivalentes. 
https://www.youtube.com/watch?v=-LL43L60dl8
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Bibliografía 
- Castagnino JM. Premio Nobel de Química 2003. Las acuaporinas. Acta Bioquím Clín Latinoam. 
2004. [citado 28 ene 2013]; 38 (4). 
- Rodríguez Padrón, Damaris, Carrera Iset, María Ivonne, Pérez Leyva, Ernesto, López Pereira, 
Liset, Hernández García, Annalia, & Silva Velazco, Edilio. (2014). Influencia de las acuaporinas en 
la génesis de múltiples enfermedades. Correo Científico Médico, 18(2), 259-273 
- Verkman A.S. Aquaporins. Curr. Biol. 2013;23:R52–R55. doi: 10.1016/j.cub.2012.11.025 
- https://www.lifeder.com/acuaporinas/https://www.lifeder.com/acuaporinas/