Las acuaporinas y los movimientos de agua en los seres vivos

El mecanismo que el agua utiliza para atravesar las membranas de las células fue, hasta hace muy poco, objeto de una animada controversia. Esta se resolvió con la identificación de una familia de proteínas que funcionan como canales para que el agua cruce las membranas, logro que le valió a su descubridor –Peter Agre– el premio Nobel de Química en 2003. El hallazgo de Agre produjo una estampida de aportes a la investigación sobre los canales para el agua, los que reciben el nombre genérico de acuaporinas.

Entre los muchos pasos que jalonaron el prolongado camino de la evolución de las especies interesa, en el contexto del presente artículo, señalar aquel que resultó en la aparición de la membrana celular. Esta estructura actúa como una ‘frontera’ que separa el interior del exterior de las células. Los mecanismos que controlan y regulan la transferencia de moléculas entre las células y el medio que las rodea, como el agua y las sustancias disueltas en ella, residen en la membrana celular. El estudio de estos mecanismos de transporte constituye uno de los aspectos más importantes de la biología celular y de la biofísica. (El lector interesado en profundizar la descripción de la estructura de las membranas biológicas puede hacerlo en el artículo ‘Navegando por los canales’, Ciencia Hoy, 37, 1997, accesible también en http://www.ciencia-hoy.retina.ar/hoy37/navcanal.htm).

¿Por dónde pasa el agua a través de las membranas biológicas?
¿Por canales o por simple difusión?

Durante años se discutió acaloradamente si el agua utilizaba o no vías específicas para pasar a través de las membranas. Algunos afirmaban que estas vías no eran necesarias ya que el agua atravesaba la membrana difundiendo entre los lípidos que forman su base estructural, tal como lo hacen el oxígeno o el dióxido de carbono. Sin embargo, se fueron acumulando evidencias indirectas de que la simple difusión, cuya existencia nadie discutía, no podía justificar los grandes movimientos de agua en ciertos tipos celulares. Es por ello que varios investigadores postularon que la membrana celular poseía vías específicas (canales) para el pasaje de agua, y propusieron que estas eran especies moleculares ampliamente difundidas en los seres vivos. Los canales no solo explicarían los rápidos cambios del volumen celular causados por la entrada o salida del agua sino también las respuestas de este proceso a cambios fisiológicos o a alteraciones patológicas. Sobre la base de estudios biofísicos se propuso que los canales dispondrían de un mecanismo de ‘compuerta’ (gating en inglés) que regularía su permeabilidad al agua, y que cada uno de ellos contendría diez moléculas de agua que se desplazarían en ‘fila india’ para atravesar la membrana (figura 1).

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