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La mwbqcarbonato deidratasi (o mwbganidrasi carbonica; mwbwCAH) è un mwcaenzima, appartenente alla classe delle mwcqliasi, che è presente nei mwcgglobuli rossi ,nei mwcwmesofilli delle mwdapiante C4 e mwdqCAM e in molti altri organismi e tipi cellulari (ad esempio anche a livello dei tubuli renali e del sistema nervoso).

Il compito dell'anidrasi carbonica è quello di mwdwcatalizzare la mweareazione tra mweqanidride carbonica (COmweg2) e mwewacqua (Hmwfa2O) a formare mwfqacido carbonico (Hmwfg2COmwfw3) secondo l'equazione chimica:

mwgg H 2 O + CO 2 ↽ ↽ − − − − ⇀ ⇀ HCO 3 − − + H + {\displaystyle {\ce {H2O + CO2 <=> HCO3- + H+}}}

La direzione in cui la reazione ha luogo dipende dalla concentrazione di COmwha2: se questa è bassa (come nei mwhqpolmoni) l'acido viene dissociato, e viene liberata anidride carbonica; se questa è elevata, l'anidride si lega all'acqua che forma i carbonati e questi vengono trasportati dal mwhgsangue ai polmoni.

Non si tratta di un enzima esclusivamente umano, dal momento che è presente in svariati organismi biologici ed è fondamentale nella fotosintesi ossigenica nel ruolo di concentrazione della COmwia2 che sarà fissata dall'enzima mwiqribulosio-bisfosfato carbossilasi.

• Biologia e fisiologia

• Acidificazione gastrica e renale

• Regolazione endogena

• Bibliografia

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

Della proteina ne esistono almeno 12 isoforme, contrassegnate con numeri romani; hanno svariata distribuzione tessuto-dipendente e tutte necessitano di mwjqzinco per la loro catalisi.

Tra i ruoli biologici oramai riconosciuti alle CAHs vi sono:

• acidificazione del tessuto renale

• controllo ionico dell'apparato riproduttivo

• riassorbimento osseo

• controllo della gluconeogenesi

• secrezione acida gastrica.

Le isoforme IX e XII sono state correlate alla proliferazione cellulare ed all'oncogenesi, dato che sono espresse in elevate concentrazioni in molti tipi di tumori umani.

La distribuzione subcellulare delle isoforme è così disposta:

• la CAH I, II, III e VII si trovano nel citoplasma;

• la CAH V è mitocondriale;

• la CAH VI è presente nella saliva e

• la CAH IV, IX, XII e XIV sono proteine di membrana, di cui la VI è ancorata tramite un residuo di glicosil-fosfatidil-inositolo (GPI anchor), mentre le altre sono proteine transmembrana;

• esiste anche una proteina CAH-simile nel nucleo cellulare chiamata p54nrb, che ha dimostrato attività enzimatica. Secondo alcuni Autori potrebbe servire alla regolazione del pH nucleare durante la mitosi.

L'anidrasi carbonica II è una delle isoforme maggiormente studiate. Serve alla secrezione protonica gastrica grazie alla sua interazione con lo scambiatore anionico cloro-bicarbonato (AE1), di cui esistono varie forme. Le proteine AE facilitano lo scambio elettro-neutro tra anioni bicarbonato e anioni cloro tra l'ambiente extracellulare e quello citoplasmatico; in tal modo contribuiscono alla regolazione del pH, alla regolazione del volume cellulare ed all'eliminazione dell'anidride carbonica. La CAH II interagisce con la proteina AE1 e nelle mwnwcellule ossintiche dello stomaco per controllare la secrezione di protoni nel lume gastrico, mentre gli anioni bicarbonato vengono re-direzionati nel torrente sanguigno. L'interazione è stata vista verificarsi anche a livello degli eritrociti. Il suo blocco tramite il farmaco mwoaacetazolamide (diuretico sulfamidico) risulta in una grossa riduzione del trasporto di bicarbonato nel sangue. La CAH II è espressa pure a livello renale, soprattutto nelle cellule intercalari, e con minore espressione nei tubuli prossimali, nell'ansa di Henle e nelle cellule principali del dotto collettore. È l'unica forma solubile di CAH nelle cellule epiteliali renali.

La CAH IV si trova nelle cellule dell'orletto a spazzola e sulle membrane basolaterali delle cellule del tubo prossimale, mentre la CA XII è stata riscontrata nelle membrane basolaterali della branca spessa ascendente dell'ansa di Henle e dei tubuli convoluti distali. Nei tubuli prossimali pare sia stato riscontrato anche l'mRNA per l'isoforma XIV. Il rene riassorbe in pratica quasi tutto il bicarbonato maneggiato dai glomeruli, l'80% del quale in media avviene nel tubulo prossimale. Qui, grazie all'interazione biochimica e funzionale con altre proteine, le CAH II e IV operano il riassorbimento dell'anione bicarbonato. Infatti, nel tubulo prossimale uno scambiatore sodio-protoni (NHE3) e la protone-ATPasi vacuolare secernono protoni nel lume che si combinano con gli anioni HCOmwog−3, che vengono scissi in acqua e COmwow2 dalla CAH IV. La COmwpa2 diffonde nelle cellule attraverso la membrana apicale e viene reidratata dalla CAH II citoplasmatica a bicarbonato e protoni. I protoni vengono così riciclati dall'NHE3 mentre il bicarbonato diffonde attraverso la membrana basolaterale tramite un cotrasportatore sodio-dipendente. Il processo si conclude con un netto riassorbimento di bicarbonato senza alcuna secrezione di protoni.

L'anidrasi carbonica risente della presenza di anioni organici ed alcune isoforme possono risentire anche dell'effetto di cationi.

I migliori inibitori delle CAH I e II sono l'anione mwqaclorato, l'anione mwqqperclorato e mwqgsilicato mentre il mwqwsolfato è un inibitore debole. Possono però venire rallentate dal solfato di magnesio mwrain toto. Anche il carbamil-fosfato (prodotto iniziale del ciclo dell'urea) esercita azione regolatrice su questi due isoenzimi. La CAH I, inoltre, può essere direttamente attivata dagli anioni fosfato mono- e dibasico (Hmwrg2POmwrw−4 ed HPOmwsa2−4).

L'isoforma III può essere attivata dal fosfato inorganico e da altri composti contenenti fosforo di importanza biologica, come l'ATP e l'acido 3-fosfoglicerico. È stato speculato che questo isoenzima regoli l'andamento del pH durante la mwsgglicolisi.

L'isoenzima IV è invece estremamente sensibile agli anioni mwtaortofosfato, sensibile al solfato ma non al perclorato e può essere attivata dagli ioni mwtqcloruro e mwtgbromuro. La forma mitocondriale V fra tutte ha la più bassa affinità sia per il solfato che il carbonato, ed è resistente al fosfato inorganico. Invece, la CAH IX associata ai tumori è molto resistente all'inibizione da solfato ma è estremamente sensibile alle minime variazioni di carbonato e bicarbonato.

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Altri progetti

• Wikimedia Commons

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su Carbonato deidratasi

• mwdgAnidrasi carbonica, traduzione da PDB, su pianetachimica.it. URL consultato il 7 aprile 2018 (archiviato il 16 maggio 2006).