细胞膜上的水通道——2003年诺贝尔化学奖工作介绍

2003年10月8日,瑞典皇家科学院将2003年诺贝尔化学奖授予时为The Johns Hopkins University School of Medicine生物化学系的Peter Agre教授,以表彰他发现细胞膜水通道并证明其功能这一开创性贡献。2006年7月2日~7日第15届世界药理学大会在北京召开,现为Duke University医学中心副主任,细胞生物学系的Peter Agre教授也应邀出席此次大会,并专程到北京大学医学部举办了水通道的专场讲座。为了让更多的研究者能够更充分了解水通道的发现过程、Peter Agre教授的研究工作,以及水通道蛋白的研究进程,特写此文,藉以对读者们今后的工作有所启…     

2003年诺贝尔化学奖

生物体都是由细胞构成的。人体中的细胞就像银河中星星那样多,大约有1000亿个。体内不同的细胞,如肌肉细胞、肾细胞和神经细胞等在复杂的糸统中协同活动。由于细胞膜水通道和离子通道的突破性发现,以及对细胞是如何行使功能的这方面     

生命科学研究的又一个里程碑——记2003年度诺贝尔化学奖

瑞典皇家科学院宣布 ,美国的两位科学家Agre和MacKinnon ,因他们在细胞膜物质转运通道蛋白质研究方面的重要发现分享 2 0 0 3年度诺贝尔化学奖 .Agre发现了水通道 (waterchannel) ,并且解释了水通道对水分子的选择性通透等重要特性 ;MacKinnon确立了K 离子通道的高分辨率的三维结构 ,并且详细地阐明了其离子选择性等功能机制 .两位科学家把他们对科学研究前沿领域的高度敏感性与科学的方法论紧密结合在一起 .他们从化学基础研究出发 ,为生命科学前沿领域后基因组的研究作出了卓越贡献     

水通道的分子生物学研究

水通道是哺乳动物及植物细胞膜上转运水的特异孔道。第一个水通道蛋白即原型分子水通道（２８ｋＤ通道构成整合膜蛋白）的ｃＤＮＡ序列是在１９９１年完成鉴定的。目前从哺乳动物组织中已鉴定出至少五种水通道蛋白,统称为水蛋白（ａｑｕａｐｏｒｉｎ,ＡＱＰ）,均属于主体内在蛋白（ＭＩＰ）家族的成员。水通道介导水依渗透梯度方向运动。不同的水通道蛋白在组织中的分布不同,但多在肾髓质有表达。原型分子水通道蛋白在膜中以四聚体形式存在,每一单体形成一个功能性的水孔道。     

泛素介导的蛋白质降解--2004年诺贝尔化学奖

2004年诺贝尔化学奖授予了在蛋白质降解方面做出卓越贡献的3位科学家．他们的研究使我们更加深刻理解了细胞内通过将蛋白质泛素化后而将其降解的过程,以保证了细胞内蛋白质的质量和数量平衡,3位科学家的工作对于理解细胞的许多生理过程和新药的开发具有重要的意义。     

水通道蛋白的结构与功能研究

水通道蛋白是近年来才被发现的一种转运水分子和某些小分子物质的跨膜蛋白,本文综述了水通道蛋白的分子结构、组织分布及在泌尿、呼吸、消化、神经系统等方面的重要生理学功能。水通道蛋白的研究对阐明某些水代谢疾病的发病机制及为该类疾病提供新的治疗思路具有深远意义。     

水通道

水通道邱俭,陈宜张（第二军医大学生理学教研室,上海２００４３３）关键词水通道,水通道蛋白进出细胞的水转运对细胞稳态是重要的。水通过脂质双层的运动很慢,这是一个单纯扩散过程,活化能高（＞１０ｋｃａｌ／ｍｏｌ）,且对汞化合物不敏感。过去曾认为其他一些细胞...     

水通道基因表达和功能的调节

水通道,又称水蛋白,是一系列具有同源性的内在膜蛋白家族成员。它们介导着不同类型细胞膜的跨膜水转运。迄今,已从哺乳动物组织中鉴定出６种水蛋白,除定位于肾集合管上皮细胞的ＡＱＰ－ＣＤ特异地对加压素敏感外,限水和盐适应及某些药物也可影响ＡＱＰａ的功能和表达。     

水通道蛋白

水通道蛋白 (aquaporin,AQP)是对水专一的通道蛋白 ,普遍存在于动、植物及微生物中。它所介导的自由水快速被动的跨生物膜转运 ,是水进出细胞的主要途径。1　水通道蛋白的发现长期以来 ,普遍认为细胞内外的水分子是以简单的跨膜扩散方式来透过脂双层膜。后来由于在生物物理学研究中发现红细胞及近端肾小管对渗透压改变引起的水的通透性很高 ,很难单纯以弥散来解释。因此 ,一些学者推测水的跨膜转运除了简单扩散外 ,还存在某种特殊的机制 ,并提出了水通道的概念。1988年 ,Agre等在鉴定人类 Rh血型抗原时 ,偶然在红细胞膜上发现了 1种新的 2…     

水通道蛋白——一次意外的发现

2003年,PeterAgre因发现细胞膜水通道而获得诺贝尔化学奖。水是所有细胞中、血液中以及植物汁液中的溶剂,既是生物体内各种化学反应的介质,自身也参与各种反应。因此,水的代谢对于生物个体来说至关重要。就水进出细胞的方式、水通道蛋白的发现过程及其现状进行简单介绍。     

水通道的生物学研究

美国约翰·霍普金斯大学生化教授彼得·埃格瑞博士,他被瑞典皇家科学院授予2003年诺贝尔化学奖,以承认他们的实验室在1991年发现的水通道。水通道或称水孔蛋白的发现为这类蛋白的生化学、生理学和遗传学开创了一个黄金时代。 现在已鉴定了10余种哺乳动物水通道,每种都有其特定的组织分布。在肾脏、肺、眼和脑等组织表达多种水通道,构成水转运的网络。已确定水孔蛋白的基本结构是在细胞膜中以四聚体的形式存在。水通道参与许多临床疾病,包括尿崩症到各种形式水肿的病生理学过程。它们可能是治疗水平衡紊乱性疾病的靶。     

细胞内一种耗能蛋白质降解途径的发现——2004年诺贝尔化学奖工作介绍

2004年诺贝尔化学奖授予Aaron Ciechanover,Avram Hershko和Irwin Rose三位科学家,以表彰他们在上世纪80年代发现了泛素介导的蛋白质降解过程。文章简单介绍了该现象的科学发现历程,并讨论了该科学发现历程给予我们的启示。     

猪心室肌细胞膜K+通道在人工磷脂双层的重装

目的：将提取的猪心室肌细胞膜上K^ 通道重装在磷脂双层上,用电压嵌方法研究离子通道。方法：将猪心室肌制成匀浆,通过蔗糖梯度离心,分离出通道蛋白成分,利用双室系统将其重装在人工膜上,在电压籍位下记录通道电流。结果：提取的通道蛋白成分优势电导为27～31ps,此外还记录到有15,50和100ps的几种通道活动,其中以27～31ps最为常见。经测定反转电位,确定它们为K^ 选择性通道。结论：本研究在国内首次完成了心肌钾通道在人工脂双层膜上的重装,为在单通道基础上研究K^ 通道提供了重要手段。     

水通道蛋白研究动态

水通道蛋白是对水专一的通道蛋白,它普遍存在于动、植物及微生物中,不同水通道蛋白之间具有类似特征.哺乳动物中水通道蛋白主要分为六类,分布于水分代谢活跃的器官中;植物除了质膜上水通道蛋白外,液泡膜也存在着水通道蛋白,它们在植物生长,发育及胁迫适应中起着重要作用.目前有关水通道蛋白的详细的结构和功能信息主要来自对红细胞膜上水通道蛋白的研究,它由同源的四聚体组成,每个单体具有独立的水通道功能,四聚体在膜上分布具有不对称性,在膜内侧四聚体呈伸展状态,在膜外侧形成大的中心空腔.     

稀土离子对磷脂酰胆碱脂质体及人红细胞膜自由基氧化的影响

通过荧光和电泳方法研究了稀土离子对磷脂酰胆碱脂质体及人红细胞膜脂持过氧化的影响。结果表明稀土离子都能够强烈的抑制膜的脂质过氧化,春作用强度随不同的稀土离子要有较大的判别稀土离子对分离的人红细胞膜的脂质过氧化的抑制作用比对ＰＣ脂质体更强。     

充血性心力衰竭水潴留的机制--Aquaporin 2水通道蛋白的作用

水潴留是充血性心力衰竭的重要病理生理表现。长期以来人们以专力衰竭时水重吸收增加的肾脏机制所知甚少。Ａｑｕａｐｏｒｉｎ水通道（ＡＱＰ）家族的发现是水通道生物学研究的一个新的里程碑。研究发现充血性心力衰竭时肾脏ＡＱＰ２水通道基因ｍＲＮＡ和蛋白的表达明显上调;ＡＱＰ２的上调主要由血管加压素所介导,Ｖ２受体拮抗剂可显著降低此上调;在充血性心力衰竭时肾脏ＡＱＰ２表达的改变是选择性的,不伴有肾脏ＡＱＰ１和ＡＱ     

水甘油通道蛋白结构和功能与疾病研究进展

水甘油通道蛋白(aquaglyceroporins)属于内在膜蛋白(major intrinsic protein,MIP)家族成员,是既可以运输水分子,又可以运输甘油等小分子物质穿透细胞膜等生理屏障的双功能水通道蛋白(aquaporin,AQP)。研究发现其在人和其他生物的许多脏器中广泛分布,研究表明,其生理状态的改变与许多疾病的发生、发展及预后密切相关。本文从水甘油通道蛋白的基本结构、功能和相关疾病的关系,以及针对甘油水通道蛋白靶向治疗等方面的研究进展进行综述。     

短杆菌肽A-DMPC通道内离子输运的分子动力学模拟

用最近提出的构建膜体系初始构象的有效方法 ,构建了在DMPC脂膜环境下短杆菌肽A通道模型 (GA -DMPC)。通过对Na 、Ca2 、Cl-三种不同离子在GA -DMPC通道内不同位置的分子动力学模拟 ,研究离子在通道内输运过程中与通道及通道内水分子的相互作用 ,从分子动力学的角度阐明离子在通道内的输运机制。主要计算结果表明 :(1)离子在通道内的输运使GA的构象发生变化 ,GA的柔性是离子在通道内通透的重要因素 ;(2)Cl- 离子可扩大通道半径 ,Na 离子和Ca2 离子则减小通道半径。Cl-离子不能在GA通道内通透 ;(3)离子的出现使通道内水分子的偶极方向发生变化。上述结果均与实验相符。