通道蛋白在跨膜转运时构象发生改变吗

通道蛋白在跨膜转运时构象发生改变吗

摘要 水通道蛋白是特异性跨膜转运水的蛋白家族，主要分11种，分布于不同组织中，能显著增加细胞膜水通透性，参与水的分泌、吸收及细胞内外水的平衡，起到多种重要生理作用。水通道蛋白的功能受到多种机制的调节，且水通道蛋白调节失控与水平衡紊乱一系列疾病密切相关。

关键词 水通道蛋白，生理功能，调节

无论是动物还是植物，活细胞外面均有一层磷脂组成的双分子层，称为细胞膜，细胞膜对于进出细胞的物质有选择透过性，不同的膜蛋白具有运输不同化学物质的能力。

水是活细胞的主要组成部分。在活细胞当中，水的比例占总重量的70%左右，大多数细胞的生化反应都是在水环境中进行的。水对于细胞的重要性不言而喻，因此，水分子跨膜运输的实现，是生命科学中的一个重要课题。

水分子虽然可以以简单扩散的方式通过细胞膜，但是速度非常缓慢，远远不能满足生命活动的需求。科学研究证明，水分子的快速跨膜运输是通过细胞膜上的一种水通道蛋白（aquaporin，AQP）实现的。水通道蛋白大量存在于动、植物等多种生物当中，对维持正常生命活动起重要作用。

一． 水通道蛋白的发现及分类

（一）水通道蛋白的发现

第一个水通道蛋白于1988年由Agre等偶然发现，是一个28kD的疏水性膜蛋白，称为CHIP28。1992年，Agre小组用采微管注射法，将CHIP28的mRNA注入蛙卵细胞，从而将该蛋白表达到了蛙卵细胞膜上。在溶液中加入高渗介质后，表达了CHIP28的蛙卵细胞迅速膨胀至破裂，而没有表达CHIP28的细胞几乎没有变化，从而确定了CHIP28就是一直在寻找的水通道蛋白（见图1）。

于是CHIP28被重新命名为水通道蛋白1（AQP1）。基于此项杰出贡献，Agre获得了2003年度诺贝尔化学奖。

图1：表达了CHIP28蛋白的蛙卵在加入高渗介质之后，迅速膨胀（上排）；没有表达CHIP28蛋白的蛙卵几乎没有变化（下排）

（二）水通道蛋白的分类及在人体中的分布

在提纯并鉴定AQP1蛋白之后，人们在哺乳动物中陆续发现了多种不同的水通道蛋白，这些蛋白被分为AQP0～AQP10共11类，这11类水通道蛋白构成了该家族的主要框架。这些水通道蛋白分部在不同组织中，并在多种生理活动中发挥重要作用[4,7]。各种亚型的水通道蛋白在人体内的大致分布也已经基本明确了。