细生PBL水通道资料.pptVIP

* 水通道蛋白 ——检验1301 制作人：潘萌萌、喻松 PBL(Problem-Based Learning，简称PBL，也称作问题式学习) 水分子虽然可以以简单扩散方式通过细胞膜，但是扩散速度非常缓慢。但有许多细胞，比如肾小管、肠上皮细胞、血细胞、植物根细胞及细菌等对水的吸收极为快速。 它们参与机体的多种重要生理功能，若发生异常会引起很多的疾病。 我们的问题是： 是什么导致许多细胞对水的转运很迅速？如果这种机制出现问题会带来哪些疾病? 水扩散通过人工膜的速率很低，人们推测膜上有水通道。 2003年Agre与离子通道的研究者MacKinnon同获诺贝尔化学奖。 目前在人类细胞中已发现的此类蛋白至少有11种，被命名为水通道蛋白Aquaporin，AQP）。 水通道蛋白的发现 2003年，美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农，分别因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。 Peter Agre Roderick MacKinnon 彼得?阿格雷 1949年生于美国明尼苏达州小城诺斯菲尔德，1974年在巴尔的摩约翰斯?霍普金斯大学医学院获医学博士，现为该学院生物化学教授和医学教授。2004年来到杜克大学，担任医学院副院长。 麦金农 １９５６年出生，在美国波士顿附近的小镇伯灵顿长大，１９８２年在塔夫茨医学院获医学博士，现为洛克菲勒大学分子神经生物学和生物物理学教授。 什么是水通道蛋白？ 即蛋白质在膜内，形成专门输送水的穿膜通道，由4个相同的亚基组成，每个亚基(28 kDa)含6个穿膜α螺旋，极大地增加膜的水通透性。 水通道蛋白是专门运输水的跨膜蛋白，其基因结构、基因表达调控、染色体定位、蛋白质结构、组织分布和生理功能得到了较为深入的研究。 到目前为止，在哺乳动物至少发现有13种水通道蛋白，即AQPo～12(Preston等，1992)。 水通道(AQP)的特性 有AQP－1，AQP－2，AQP－3，AQP－4，AQP－5 ……等多个亚型。 在全身多个器官、多种细胞广泛分布。 水分子通过水通道是被动的、非耗能过程。 温度依赖性。 水分子可通过水通道做双向移动。 水分子通过水通道可被多种因子所调节。 分 类 ⒈ 仅通透水 AQP0， AQP1， AQP2， AQP4， AQP5， AQP6 ⒉ 通透水、甘油、尿素等 AQP3， AQP7， AQP9， AQP10 空间结构：四 聚 体 一级结构：2个胞内襻，3个胞外襻 二级结构：40%α螺旋及60%β片层和转角 2个天冬氨酸-脯氨酸-丙氨酸 （NPA）折叠形成“沙漏模型” 分 子 结 构 AQP1 当水通道蛋白的调节出现紊乱的时候可能会引起多种疾病 肾脏水通道蛋白和相关疾病 研究表明，水通道蛋白基因突变将引起尿崩症(diabetesinsipidus，DI)。尿崩症广义上讲是指多饮、低比重尿和低渗尿为特征的一组综合征。目前报道的多数遗传性肾性尿崩症病例是以X连锁方式遗传的,由编码V2 受体的基因突变引起，另外的病例则是由于编码AQP2基因的突变引起，以常染色体显性或隐性方式遗传。 一、肾脏（主要集中在近曲小管、集合管和髓袢的细段） 从目前发现的 11种水通道蛋白中，肾脏存在7种，即：AQP1，2，3，4，6，7，8. AQP1：近曲小管和降支细段，对水通透性高 AQP2：集合管主细胞管腔膜，参与介导 ADH依赖的肾集合管通透性。 AQP3：集合管皮质部和外髓部基侧质膜 AQP4：集合管内髓部基侧质膜，髓质小血管 AQP6：集合管泌酸细胞和近曲小管细胞囊泡 AQP7：近端小管，对甘油和尿素通透。 肺部水通道蛋白和相关疾病 肺水通道蛋白的异常与肺疾病的关系已有实验报道。在各种肺损伤中，存在着大量的水的异常跨膜转运及在肺组织中的异常聚集等情况，这些情况均可能与水通道蛋白有关。在小鼠病毒性肺炎模型中，发现AQP1和AQP5在鼠肺中的表达降低，这说明肺水在肺间质中聚集的重要原因就是水通道蛋白的减少，导致水不能及时排出而出现水肿。 水通道蛋白及癌症 研究表明，为满足快速增殖、分裂和侵袭转移的需要，肿瘤细胞内一系列酶的活性和表达会发生改变，细胞基本结构成分如蛋白质、脂类和核酸的合成加强。癌细胞的所有生命活动都离不开水的微环境和参与，癌细胞比正常细胞更需要水分子的快速跨膜转运。 呼吸道水通道蛋白和相关疾病6种肺AQPs , AQP1、 AQP3、 AQP4及AQP5在肺泡毛细血管的液体转运中发挥着重要作用。 哮喘发作时，水分