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Lexikon der Biologie: Aquaporine

Aquaporine [von *aqua -], funktionell definierte Gruppe von Wasserkanalproteinen tierischer und pflanzlicher Zellen. Es handelt sich um porenbildende Transmembranproteine, die dem spezifischen Transport von Wassermolekülen durch Membranen (Membran, Wassertransport) dienen, aber für Ionen (auch H3O+) und kleine Metaboliten undurchlässig sind. Aquaporine erlauben den schnellen Austausch größerer Mengen Wasser durch die Plasmamembran und intrazelluläre Membranen, z. B. in Erythrocyten, Epithelzellen oder wachsenden Pflanzenzellen. Im Gegensatz zur unkatalysierten, rein physikalischen Diffusion durch die Lipidschicht ist in Erythrocyten der Aquaporin-vermittelte Transport von Wasser durch die Plasmamembran durch eine geringere Empfindlichkeit gegenüber niedrigen Temperaturen und eine Hemmbarkeit durch Inhibitoren (z. B. HgCl2) gekennzeichnet. Zur Gruppe der Aquaporine gehören aus funktioneller Sichtweise die TIP-Proteine (TIP = tonoplast intrinsic protein) und PIP-Proteine (PIP = plasma membrane intrinsic protein) aus pflanzlichen Zellen sowie die CHIP-Proteine (CHIP = channel forming integral protein) aus der Plasmamembran tierischer Zellen. Durch die Expression von cDNAs der TIP-, PIP- oder CHIP-Gene in Xenopus-Oocyten (Amphibienoocyte, Xenopus-Oocyten-Expressionssystem) wird der Wasseraustausch durch die Plasmamembran dieser Zellen ganz erheblich gesteigert – eine starke Stütze für die Wassertransportfunktion dieser Proteine. Aus genetischer Sicht gehören die TIP-, PIP- und CHIP-Proteine wiederum zu einer evolutionär alten Familie von Kanal-bildenden Membranproteinen, den MIP-Proteinen (MIP = major intrinsic protein of the bovine lens fiber gap junctions), deren erster bekannt gewordener Vertreter das Hauptprotein der Plasmamembran von Säuger-Linsenzellen war.

M.H./M.B.

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