水通道蛋白对动物机体健康影响研究进展

水通道蛋白(aquaporins, AQPs)是一种重要的跨膜通道蛋白,在动物机体不同组织器官(脑、肝脏、肾脏、肠道等)中先后被发现,并具有特殊生物学功能.研究表明, AQPs不仅承担着动物机体内水和部分小分子物质的运输,而且在动物腹泻、便秘、应激和免疫等方面也发挥着关键作用.目前,关于AQPs的研究主要集中于对AQPs结构功能的挖掘,用敲除小鼠构建AQPs缺失模型并探讨其对人类机体健康的作用机制,以及AQPs对畜禽健康作用效应的探讨.本文主要综述了近年来AQPs对动物机体健康影响的研究进展,特别是对畜禽健康的营养调控策略进行了前景展望.同时结合生物信息学的方法预测畜禽与鼠AQPs基因和蛋白的同源性,以期为AQPs在动物营养研究及科学应用上提供理论参考.     

肺水通道蛋白1,5与肺损伤的研究进展

正水通道蛋白(AQPs)是一种可快速完成水分子细胞内外跨膜转运的跨膜蛋白家族,对维持细胞内外水平衡有重要作用。肺损伤是临床上常见危重病症,死亡率高。有大量研究证实,水通道蛋白(AQPs)与肺水清除密切相关,其中AQP1,5在肺水转运中尤为重要,这对近年来国内外关于肺内液体跨膜转运及细胞内外环境平衡调节机制的研究及临床肺损伤的认识和治疗具有重要临床意义。作者就肺水通     

植物水通道蛋白生理功能的研究进展

自1992年第一个水通道蛋白AQP1被人们认识以来,从植物中分离得到了大量AQPs基因。AQPs在植物体内形成选择性运输水及一些小分子溶质和气体的膜通道,参与介导多个植物生长发育的生理活动,如细胞伸长、气孔运动、种子发育、开花繁殖和逆境胁迫等。就植物水通道蛋白的生理功能进行概述。     

昆虫小分子量热激蛋白的研究进展

昆虫小分子量热激蛋白(Small heat shock proteins,s HSPs)是最早被发现的热激蛋白,但是有关它们的研究相对较少。本文对昆虫小分子量热激蛋白的最新研究成果进行了总结,旨在引起人们对该类蛋白的关注,以便进一步研究其功能,探讨其可能的应用前景。目前研究表明:昆虫小分子量热激蛋白是其所有热激蛋白中最不保守的家族。同时,它们通常拥有一个α-晶状体结构域;分子量范围一般在12~43 ku;具有分子伴侣的活性。每种昆虫体内拥有多种s HSPs,而且其功能也各不相同。这些热激蛋白在昆虫的生长发育、生殖以及滞育等重要生命活动中起着重要的作用;同时在抵御不良环境以及适应性进化中也具有重要意义。随着研究的深入,还将会有更多的昆虫s HSPs被鉴定,它们更多的功能也将被逐渐发掘。     

冬虫夏草金水相生治疗肺脏疾病的作用及其生理基础

虫草及其衍生品保护肺、肾,具有抗肺癌、抗肺肾纤维化、保护肾功能、抗炎等作用,对支气管哮喘和肺癌辅助治疗的作用较好地体现了其补益肺肾的功效,而其对肺肾的共同作用暗合传统医学"金水相生"的理论。肺主气司呼吸、主行水,而肾主纳气、主水,对于机体的水液代谢共同发挥重要的作用。现代研究表明,肺和肾脏中与水液代谢相关的共同生理和病理学基础可能主要是水通道蛋白(aquaporins,AQPs)。AQPs在肺和肾脏中广泛存在,并参与调控二脏中水液分泌、吸收及细胞内外水的平衡。作为我国传统名贵中药,冬虫夏草具有补益肺肾、益精填髓等功效,而虫草及其相关产品在临床应用过程中体现出来的对肺肾相关疾病的共同调控效果,目前尚未有系统研究。文中基于金水相生理论,以水通道蛋白家族为生理学基础,就冬虫夏草对肺脏相关疾病的作用及机制进行综述,初步探索在金水相生理论指导下虫草通过对AQPs的调控,治疗肺部疾病的临床应用和科学内涵。     

荒漠昆虫小胸鳖甲水通道蛋白基因MpAQP1克隆及低温对其表达的影响

水通道蛋白(aquaporin,AQP)参与细胞的水分平衡与运输,与生物的抗逆性相关,但AQP在昆虫耐寒性中的作用仅有少量报道。为了检测昆虫AQP基因的序列特征及其表达是否与低温相关,本研究从荒漠甲虫小胸鳖甲Microdera punctipennis中克隆获得AQP的开放阅读框(ORF)序列,命名为MpAQP1(Gen Bank登录号:KX129951)。生物信息学分析表明,MpAQP1的ORF长度为813 bp,编码270个氨基酸,分子量为28.59 kDa,理论等电点为7.73。MpAQP1属于萤火虫内嵌蛋白(PRIP)家族,具有6个跨膜结构域和5个螺旋环,含有高度保守的天冬酰胺-脯氨酸-丙氨酸基序(NPA基序)。实时荧光定量PCR检测MpAQP1在低温下的表达谱发现,4℃低温处理1 h,MpAQP1开始上调表达,5 h达到最高峰,为对照组的34.39倍。研究表明MpAQP1为冷响应基因,水通道蛋白可能参与小胸鳖甲低温下的渗透调节而发挥耐寒性功能。     

藻类水通道蛋白的研究进展

目前,大量水通道蛋白已在古菌、细菌、真菌、动物和植物中相继被发现,但对于低等植物——藻类水通道蛋白的研究相对较少。藻类与陆地高等植物在生长环境方面存在较大差异,因此其体内存在的水通道蛋白在功能作用机制方面与高等植物会有不同。所有藻类的生长发育过程都与水分传导息息相关,而藻类水通道蛋白不仅仅是水分运输的通道蛋白,同时还具有其他生理生化功能,是一类多功能蛋白。与植物水通道蛋白相比,藻类水通道蛋白的研究起步较晚。在2004年从莱茵衣藻中得到第一个水通道蛋白后,越来越多的研究者开始对藻类体内存在的水通道蛋白产生关注。近年来,在一些藻类全基因组测序完成的基础之上,研究者对藻类水通道蛋白的探索也有了新的进展。迄今为止,已有8个不同亚族的藻类水通道蛋白被确定出来,而且在近两年内,又有研究者从南极冰藻、条斑紫菜和羊栖菜中发现新的藻类水通道蛋白。综述了当前藻类水通道蛋白的分类和结构特征等方面的研究进展,并结合新发现的几种藻类水通道蛋白,阐述了藻类处于胁迫环境时水通道蛋白的特异性表达和所发挥的生理功能,为后续相关藻类水通道蛋白的研究奠定一定的理论基础。     

斜纹夜蛾水通道蛋白1（AQP1）基因的克隆、分子特性和表达分析

水通道蛋白(aquaporin, AQP)是生物体中一种重要的跨膜通道蛋白, 它通过一些中性小分子化合物的运输, 从而参与了昆虫对食物中水分再吸收、抗寒和抗干燥等重要生理机制。为研究斜纹夜蛾中水通道蛋白的基因特征和时空表达特征, 本研究利用同源克隆和RACE技术获得了斜纹夜蛾水通道蛋白1（AQP1）基因的两个转录异构体, 并将其分别命名为SL-AQP1A （GenBank登录号： KC999953）和SL-AQP1B （GenBank登录号： KC999954）,其中SL-AQP1B比SL-AQP1A在推导的编码区5′端连续性缺失81个碱基, 而其他序列完全一致; 同源分析显示推导的SL-AQP1与家蚕为代表的水通道蛋白1具有较高的同源性。拓扑学和三级结构模拟显示其有经典的6个全跨膜结构域、2个半跨膜结构域、2个保守的NPA (asparagine-proline-alanine, 天冬氨酸-脯氨酸-丙氨酸)结构基序及选择性水孔构件ar/R （aromatic arginine, 芳香族精氨酸）。qRT-PCR结果显示, SL-AQP1整体时空表达差异性十分明显, 并且SL-AQP1B的表达量显著高于SL-AQP1A; SL-AQP1在卵期和预蛹期有较高的表达量, 在中肠、马氏管、血淋巴、消化腺中有相对较高的表达量, 暗示其在斜纹夜蛾中存在重要的渗透压调节作用。本文结果为进一步研究水通道蛋白在斜纹夜蛾中的作用提供了一定的分子基础。     

昆虫类钙粘蛋白与Bt Cry1A蛋白之间的相互作用

类钙粘蛋白(cadherin-likeprotein)位于昆虫中肠刷状缘膜囊泡(brushbordermembranevesicles,BBMV)上,是苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis,Bt)产生的杀虫晶体蛋白(BtCry蛋白)的主要受体之一。它能够与BtCry蛋白结合,引起细胞膜的渗透性发生改变,促进BtCry蛋白对敏感昆虫的毒杀作用。类钙粘蛋白基因的突变还能导致敏感昆虫对BtCry蛋白产生抗性。因此,研究昆虫类钙粘蛋白与BtCry蛋白之间的相互作用,将有助于揭示BtCry蛋白杀虫作用机理。文章对昆虫类钙粘蛋白种类、结构特征、在昆虫体内的分布、及其与BtCry蛋白之间的相互作用等方面的研究现状进行详细论述。     

低温压力下水通道蛋白1b(aqp1b)基因的表达及表观调控

水通道蛋白是(aquaporins,AQPs)介导水分子被动跨膜转运的内在膜蛋白。本研究发现在低温胁迫下斑马鱼胚胎成纤维细胞(ZF4)中aqp1b基因相对表达水平显著升高,为研究低温胁迫下斑马鱼水通道蛋白(aqp1b)基因的表达调控机制,采用染色质免疫共沉淀-实时荧光定量PCR(Ch IP-q PCR)法和甲基化DNA免疫沉淀-实时荧光定量PCR(Me DIP-q PCR)法,研究低温压力下ZF4细胞中aqp1b基因启动子区域组蛋白修饰和DNA甲基化水平的变化。Ch IP-q PCR分析表明:低温处理5 d后aqp1b基因启动子区域H3K4me3(激活性组蛋白修饰标志)修饰水平比对照组显著提高3.1倍(p0.05);而H3K27me3(抑制性组蛋白修饰标志)修饰水平比对照组显著降低2.1倍(p0.01)。Me DIP-q PCR分析表明:低温处理组aqp1b基因启动子区域甲基化水平比对照组显著下调7.3倍(p0.01)。研究表明,低温压力下ZF4细胞中aqp1b基因的表达受到了表观遗传机制调控以适应低温压力。