水通道蛋白解讀

1、水通道蛋白 解讀解讀2003年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 水通道蛋白離子通道蛋白 ?包括人類在內(nèi)的各種生物都是由細(xì)胞組成 的。細(xì)胞如同一個(gè)由城墻圍起來的微小城 鎮(zhèn)，有用的物質(zhì)不斷被運(yùn)進(jìn)來，廢物被不 斷運(yùn)出去。早在100多年前，人們就猜測細(xì) 胞這一微小城鎮(zhèn)的城墻中存在著很多“城 門”，它們只允許特定的分子或離子出入。 2003年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)表彰的就是有關(guān)這些 “城門”的研究成果。 ?2003年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美國科學(xué)家彼 得阿格雷和羅德里克麥金農(nóng)，分別表彰他 們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜水通道，以及對(duì)離子通道結(jié) 構(gòu)和機(jī)理研究作出的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。他們研 究的細(xì)胞膜通道就是人們以前猜測的“城 門”。 ?生物體的主要組

2、成部分是水溶液，水溶液占人體 重量的70。生物體內(nèi)的水溶液主要由水分子和 各種離子組成。它們?cè)诩?xì)胞膜通道中的進(jìn)進(jìn)出出 可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的很多功能。 20世紀(jì)50年代中期，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞膜中存在 著某種通道只允許水分子出入，人們稱之為水通 道。因?yàn)樗畬?duì)于生命至關(guān)重要，可以說水通道是 最重要的一種細(xì)胞膜通道。盡管科學(xué)家發(fā)現(xiàn)存在 水通道，但水通道到底是什么卻一直是個(gè)謎。 ? ?20世紀(jì)80年代中期，美國科學(xué)家彼得阿格雷研究了不 同的細(xì)胞膜蛋白，經(jīng)過反復(fù)研究，他發(fā)現(xiàn)一種被稱為水通 道蛋白的細(xì)胞膜蛋白就是人們尋找已久的水通道。為了驗(yàn) 證自己的發(fā)現(xiàn)，阿格雷把含有水通道蛋白的細(xì)胞和去除了 這種蛋白的細(xì)胞進(jìn)行了

3、對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果前者能夠吸水，后 者不能。為進(jìn)一步驗(yàn)證，他又制造了兩種人造細(xì)胞膜，一 種含有水通道蛋白，一種則不含這種蛋白。他將這兩種人 造細(xì)胞膜分別做成泡狀物，然后放在水中，結(jié)果第一種泡 狀物吸收了很多水而膨脹，第二種則沒有變化。這些充分 說明水通道蛋白具有吸收水分子的功能，就是水通道。 ?2000年，阿格雷與其他研究人員一起公布了世界 ? 第一張水通道蛋白的高清晰度立體照片。照片揭 示了這種蛋白的特殊結(jié)構(gòu)只允許水分子通過。 水通道的發(fā)現(xiàn)開辟了一個(gè)新的研究領(lǐng)域。目前， 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)水通道蛋白廣泛存在于動(dòng)物、植物和 微生物中，它的種類很多，僅人體內(nèi)就有 11種。 它具有十分重要的功能，比如在人的腎

4、臟中就起 著關(guān)鍵的過濾作用。通常一個(gè)成年人每天要產(chǎn)生 170升的原尿，這些原尿經(jīng)腎臟腎小球中的水通道 蛋白的過濾，其中大部分水分被人體循環(huán)利用， 最終只有約升的尿液排出人體。 ?1988年，羅德里克麥金農(nóng)利用射線晶體 成像技術(shù)獲得了世界第一張離子通道的高 清晰度照片，并第一次從原子層次揭示了 離子通道的工作原理。這張照片上的離子 通道取自青鏈霉菌，也是一種蛋白。麥金 農(nóng)的方法是革命性的，它可以讓科學(xué)家觀 測離子在進(jìn)入離子通道前的狀態(tài)，在通道 中的狀態(tài)，以及穿過通道后的狀態(tài)。對(duì)水 通道和離子通道的研究意義重大。 ?很多疾病，比如一些神經(jīng)系統(tǒng)疾病和心血管疾病 ? 就是由于細(xì)胞膜通道功能紊亂造成的，

5、對(duì)細(xì)胞膜 通道的研究可以幫助科學(xué)家尋找具體的病因，并 研制相應(yīng)藥物。 另外，利用不同的細(xì)胞膜通道，可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的 功能，從而達(dá)到治療疾病的目的。中藥的一個(gè)重 要功能是調(diào)節(jié)人體體液的成分和不同成分的濃度， 這些成分可以通過不同細(xì)胞膜通道調(diào)節(jié)細(xì)胞的功 能。有專家認(rèn)為，對(duì)細(xì)胞膜通道的研究可以為揭 示中醫(yī)藥的科學(xué)原理提供重要的途徑。 5、水通道、水通道 ?1991年Agre發(fā)現(xiàn)第一個(gè)水通道蛋白 CHIP28 （28 KD ），CHIP28的mRNA能引起非洲爪蟾卵母細(xì)胞 吸水破裂，已知這種吸水膨脹現(xiàn)象會(huì)被 Hg2+抑制。 ?目前在人類細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)至少 11種此類蛋白，被 命名為水通道蛋白（Aquaporin，AQP）。 2003年，美國