Akuaporin-4, juga dikenal sebagai AQP4, adalah protein saluran air yang dikodekan oleh gen AQP4 pada manusia.[4] AQP4 termasuk ke dalam famili protein membran integralakuaporin yang menyalurkan air melewati membran sel. Akuaporin dengan jumlah terbatas ditemukan di dalam sistem saraf pusat: AQP1, 3, 4, 5, 8, 9, dan 11, tetapi representasi yang lebih khusus dari AQP1, 4, dan 9 ditemukan di dalam otak dan sumsum tulang belakang.[5] Pada sistem saraf pusat, AQP4 merupakan saluran akuaporin yang paling banyak ditemukan, secara spesifik terletak di astrosit tepi pembuluh mikro cuar kaki, pembatas glia, dan ependima.[6]
Akuaporin-4 pertama kali diidentifikasi pada 1986. Protein ini merupakan bukti pertama dari keberadaan saluran transpor air.[7] Metode yang digunakan untuk menemukan keberadaan saluran transpor ini adalah dengan eksperimen knockout. Dengan teknik ini, mereka dapat menunjukkan peran penting AQP4 pada kerusakan sistem saraf pusat dan ketakseimbangan air pada otak.[5]
Struktur
Struktur AQP4 terdiri dari enam domain transmembran dan lima gelung penghubung membentuk saluran. Melalui kristalografi sinar-X, ditemukan bahwa “setiap monomer AQP4 memuat enam domain heliks berentang membran dan dua segmen heliks pendek melingkupi pori air sempit.”[8] Serupa dengan saluran akuaporin lainnya, monomer AQP4 bergabung membentuk tetramer.[9] Lebih lanjut, AQP4 memiliki dua bentuk isomer struktural berbeda yang terletak di sistem saraf pusat: M1 dan M23.[5] Keduanya membentuk homotetramer dan heterotetramer yang permeabel terhadap air.[5] Bentuk isomer M23 berupa susunan bujur sangkar lebih besar pada membran astrosit ujung akson, dibandingkan dengan bentuk isomer M1 yang lebih kecil dan takstabil. Tetramer akuaporin-4 berkumpul membentuk susunan partikel ortogonal (OAP) pada membran plasma sel.[8]
Fungsi
Fungsi secara keseluruhan akuaporin-4 adalah menyediakan transportasi air dengan cepat seperti menjaga keseimbangan homeostatik di dalam sistem saraf pusat. Protein ini merupakan protein saluran air primer yang menyesuaikan homeostasis air di sistem saraf pusat.[5] AQP4 mungkin terlibat dalam berbagai proses fisiologis seperti pembuangan sampah (sistem glimfatik) dan penyelarasan halus homeostasis kalium.[10] Air mengalir ke dalam dan luar otak atau sumsum tulang belakang dibantu AQP4.[5] Di sini, saluran AQP4 merespons secara pasif terhadap gradien osmotik. Lebih lanjut, AQP4 memainkan peran pada transpor air otak, migrasi sel, edema otak, metabolisme, dan homeostasis sel.[11]
Sistem lainnya juga diregulasi oleh AQP4. Pada telinga dalam, peran utama AQP4 adalah memelihara keseimbangan osmotik dalam membantu sel epitelium di dalam organ Korti dengan mendaur ulang K+.[7] Peran spesifik AQP4 lainnya adalah membantu molekul bau berikatan dengan reseptor target dan protein pengikat di dalam epitelium olfaktori.[7] Di dalam retina, peran AQP-4 adalah untuk menjaga homeostasis.[7] Akuaporin-4 penting dalam pembentukan memori maupun plastisitas sinapsis.[10] Kinerja lainnya adalah akuaporin-4 terlibat pada plastisitas sinapsis, migrasi astrosit, regulasi volume ruang ekstraseluler, dan homeostasis kalium.[10]
^ abcHubbard JA, Szu JI, Binder DK (March 2017). "The role of aquaporin-4 in synaptic plasticity, memory and disease". Brain Research Bulletin. 17: 118–129. doi:10.1016/j.brainresbull.2017.02.011. PMID28274814.
^Desai, Bhargav; Hsu, Ying; Schneller, Benjamin; Hobbs, Johnathan G.; Mehta, Ankit I.; Linninger, Andreas (Summer 2016). "Hydrocephalus: the role of cerebral aquaporin-4 channels and computational modeling considerations of cerebrospinal fluid". Neurological Focus. 41 (3): 1–17. doi:10.3171/2016.7.FOCUS16191. PMID27581320.
Bacaan lanjutan
Strand L, Moe SE, Solbu TT, Vaadal M, Holen T (June 2009). "Roles of aquaporin-4 isoforms and amino acids in square array assembly". Biochemistry. 48 (25): 5785–93. doi:10.1021/bi802231q. PMID19445480.
Goodyear MJ, Crewther SG, Junghans BM (2009). "A role for aquaporin-4 in fluid regulation in the inner retina". Visual Neuroscience. 26 (2): 159–65. doi:10.1017/S0952523809090038. PMID19366470.
Matsushita T, Matsuoka T, Isobe N, Kawano Y, Minohara M, Shi N, Nishimura Y, Ochi H, Kira J (February 2009). "Association of the HLA-DPB1*0501 allele with anti-aquaporin-4 antibody positivity in Japanese patients with idiopathic central nervous system demyelinating disorders". Tissue Antigens. 73 (2): 171–6. doi:10.1111/j.1399-0039.2008.01172.x. PMID19140826.
Assereto S, Mastrototaro M, Stringara S, Gazzerro E, Broda P, Nicchia GP, Svelto M, Bruno C, Nigro V, Lisanti MP, Frigeri A, Minetti C (July 2008). "Aquaporin-4 expression is severely reduced in human sarcoglycanopathies and dysferlinopathies". Cell Cycle. 7 (14): 2199–207. doi:10.4161/cc.7.14.6272. PMID18641458.
Ng WH, Hy JW, Tan WL, Liew D, Lim T, Ang BT, Ng I (March 2009). "Aquaporin-4 expression is increased in edematous meningiomas". Journal of Clinical Neuroscience. 16 (3): 441–3. doi:10.1016/j.jocn.2008.04.028. PMID19153045.
Nishiyama S, Ito T, Misu T, Takahashi T, Kikuchi A, Suzuki N, Jin K, Aoki M, Fujihara K, Itoyama Y (June 2009). "A case of NMO seropositive for aquaporin-4 antibody more than 10 years before onset". Neurology. 72 (22): 1960–1. doi:10.1212/WNL.0b013e3181a82621. PMID19487655.
Misu T, Fujihara K, Itoyama Y (May 2008). "[Neuromyelitis optica and anti-aquaporin 4 antibody--an overview]". Brain and Nerve = Shinkei Kenkyu No Shinpo (dalam bahasa Japanese). 60 (5): 527–37. PMID18516975. Pemeliharaan CS1: Bahasa yang tidak diketahui (link)
Dibas AI, Mia AJ, Yorio T (December 1998). "Aquaporins (water channels): role in vasopressin-activated water transport". Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine. Society for Experimental Biology and Medicine. 219 (3): 183–99. doi:10.3181/00379727-219-44332. PMID9824541.
Doi H, Matsushita T, Isobe N, Matsuoka T, Minohara M, Ochi H, Kira JI (March 2009). "Hypercomplementemia at relapse in patients with anti-aquaporin-4 antibody". Multiple Sclerosis. 15 (3): 304–10. doi:10.1177/1352458508099139. PMID19028829.
Pittock SJ, Lennon VA (May 2008). "Aquaporin-4 autoantibodies in a paraneoplastic context". Archives of Neurology. 65 (5): 629–32. doi:10.1001/archneur.65.5.629. PMID18474738.
Matsushita T, Isobe N, Matsuoka T, Shi N, Kawano Y, Wu XM, Yoshiura T, Nakao Y, Ishizu T, Kira JI (July 2009). "Aquaporin-4 autoimmune syndrome and anti-aquaporin-4 antibody-negative opticospinal multiple sclerosis in Japanese". Multiple Sclerosis. 15 (7): 834–47. doi:10.1177/1352458509104595. PMID19465451.
Baba T, Nakashima I, Kanbayashi T, Konno M, Takahashi T, Fujihara K, Misu T, Takeda A, Shiga Y, Ogawa H, Itoyama Y (February 2009). "Narcolepsy as an initial manifestation of neuromyelitis optica with anti-aquaporin-4 antibody". Journal of Neurology. 256 (2): 287–8. doi:10.1007/s00415-009-0139-4. PMID19266146.
Xu H, Zhang Y, Wei W, Shen L, Wu W (January 2009). "Differential expression of aquaporin-4 in human gastric normal and cancer tissues". Gastroenterologie Clinique et Biologique. 33 (1 Pt 1): 72–6. doi:10.1016/j.gcb.2008.07.010. PMID19112001.
Kadohira I, Abe Y, Nuriya M, Sano K, Tsuji S, Arimitsu T, Yoshimura Y, Yasui M (December 2008). "Phosphorylation in the C-terminal domain of Aquaporin-4 is required for Golgi transition in primary cultured astrocytes". Biochemical and Biophysical Research Communications. 377 (2): 463–8. doi:10.1016/j.bbrc.2008.09.155. PMID18854171.
