Emocianina

L’emocianina è una proteina di trasporto dell’ossigeno contenente rame presente solo in alcuni invertebrati, tra cui molti molluschi e insetti identificata come un allergene dei gamberi. L’emocianina è una proteina alternativa per la maggior parte delle specie di artropodi che non hanno emoglobina per la capacità di trasportare ossigeno e aumentano i livelli di emocianina per far fronte alla carenza di ossigeno.

E’ una cromoproteina che si presenta di colore giallo pallido quando non è combinata con l’ossigeno ovvero si trova nello stato ridotto, e blu quando è combinata con l’ossigeno ovvero quando si trova nello stato ossidato.

Le emocianine dei molluschi sono tra le proteine ​​più grandi conosciute, con masse molecolari che variano approssimativamente da 3.3 a 13,.5 MDa. L’emocianina non si trova nelle cellule del sangue, ma si trova liberamente disciolta nell’emolinfa degli artropodi, è un tessuto fluido che svolge le funzioni analoghe a quelle del sangue e della linfa dei vertebrati.

Struttura dell’ emocianina

Diversamente dall’emoglobina presente nei globuli rossi dei vertebrati per i quali svolge la funzione vitale di trasporto dell’ossigeno molecolare che quando il ferro si lega all’ossigeno, assorbe principalmente la componente blu della luce bianca e quindi appare rosso brillante, l’emocianina quando il rame si lega all’ossigeno, assorbe principalmente la componente rossa della luce bianca e quindi appare di colore blu.

L’emoglobina è una metalloproteina contenente ferro che si lega all’ossigeno ossidandosi da Fe²⁺ a Fe³⁺ durante il passaggio del sangue nei polmoni e lo cede ai tessuti nella circolazione periferica riducendosi nuovamente a Fe^2+.

E’ costituita da quattro subunità ciascuna con un cofattore detto gruppo eme che presenta uno ione al centro di un anello eterociclico detto porfirina costituito da quattro gruppi pirrolici legati tra loro da gruppi metinici =CH-.

L’emocianina è una proteina alternativa per la maggior parte delle specie di artropodi che non hanno emoglobina per trasportare ossigeno e aumentano i livelli di emocianina per far fronte alla carenza di ossigeno. Quando l’ossigeno si lega agli ioni di rame nell’emocianina, la proteina cambia il suo colore in blu, e ciò indica che è avvenuta l’ossigenazione.

Subunità

L’emocianina è una grande molecola contenente rame, composta da un minimo di sei subunità, ciascuna di circa 75 kDa. È un grande aggregato di monomeri legati da ioni calcio o magnesio e organizzati in due domini: il dominio N-terminale  e il dominio C-terminale più piccolo. Il dominio N è costituito da 313 amminoacidi in 12 α-eliche e otto corti β -foglietti.

L’α-elica finale collega l’N-terminale con il C-terminale che ha 100 residui in un’α-elica e 7 β -foglietti. La complessità e le dimensioni della struttura possono variare significativamente tra le diverse specie, adattandosi alle loro specifiche esigenze di ossigeno e alle condizioni ambientali.

Il sito attivo è situato nell’N-terminale vicino all’interfaccia del dominio e contiene due ioni rame coordinati da tre residui di istidina. Ciascuno degli ioni rame nella deossi-emocianina si trovano entrambi nello stato di ossidazione +1. Ogni rame ha una geometria piramidale trigonale distorta con una cavità vuota tra di loro per ospitare una molecola di ossigeno.

Funzioni

Le emocianine sono proteine ​​responsabili del legame, del trasporto e dell’immagazzinamento dell’ossigeno molecolare nel sangue di molti invertebrati. Oltre al loro ruolo di trasportatore di ossigeno, è stato recentemente scoperto che le emocianine svolgono un ruolo nella difesa dai patogeni.

Si ritiene che la fenolossidasi e i peptidi antimicrobici derivati ​​da questa proteina contribuiscano alla sua funzione immunitaria ed è pertanto utilizzata come proteina di trasporto per la produzione di anticorpi contro gli antigeni.

Oltre al suo ruolo nel trasporto dell’ossigeno e nella respirazione sono state attribuite diverse funzioni aggiuntive alle emocianine sia degli artropodi che dei molluschi, tra cui l’attività enzimatica, il trasporto ormonale, l’omeostasi e l’emostasi, la trasduzione del segnale e il metabolismo.

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