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。     

植物水通道蛋白及其活性调节

水通道蛋白是对水专一的通道蛋白,普遍存在于动、植物及微生物中。研究表明高等植物的质膜和液泡膜上存在着丰富的水通道蛋白,其种类繁多,分布广泛,并具有一定的组织特异性。植物水通道蛋白的活性受到严格的调控,其调节方式主要有两种,分别为基因水平的表达调控和翻译后的修饰作用。     

植物水通道蛋白及其活性调节

水通道蛋白是对水专一的通道蛋白,普遍存在于动、植物及微生物中。研究表明高等植物的质膜和液泡膜上存在着丰富的水通道蛋白,其种类繁多,分布广泛,并具有一定的组织特异性。植物水通道蛋白的活性受到严格的调控,其调节方式主要有两种,分别为基因水平的表达调控和翻译后的修饰作用。     

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.     

水孔蛋白1的结构与功能

水通道,又称水孔蛋白（ａｑｕａｐｏｒｉｎ,ＡＱＰ）是动植物细胞膜上转运水的特异孔道。ＡＱＰｓ均属主体内在蛋白（ＭＩＰ）家族的成员。ＡＱＰ１是第一个被鉴定的水通道,又称原型分子水通道。它在体内的分布极广,参与多种生理功能,在膜中以四聚体的形式存在,每一单体形成一个功能性的水通道。ＡＱＰ１的表达可受汞、雌激素等多种因子的调节,并发现它与许多病理生理过程有着直接的关系。     

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。     

水通道蛋白的基本结构与特异性通透机理

水通道蛋白是一个具有跨膜运输水分子功能的蛋白家族。从1988年Agre等发现水通道蛋白起,目前在不同物种中已经发现了200余种水通道蛋白,其中存在哺乳动物体内的有13种。概述了水通道蛋白的结构、组织特异性分布及特异性通透机理。     

西伯利亚PsPIP1基因的克隆及其在NaHCO3胁迫下的表达

应用cDNA末端快速扩增（RACE）技术从西伯利亚蓼叶cDNA文库中克隆了质膜内在蛋白基因（PsPIP1的完整编码区cDNA序列（GenBank accession No．EU626398）,长度为1004bp,编码285个氨基酸。基于和其他植物水通道蛋白的氨基酸序列、推测的三维结构的比较以及系统进化分析结果,初步确定此基因为水通道蛋白基因家族中的PIP1亚族成员。RT-PCR结果显示,PsPIP1在西伯利亚蓼的地下茎、茎、叶中均有表达,叶中表达量最高,地下茎次之,茎中最低。在NaHCO3胁迫与去胁迫的过程中,此基因在地下茎、茎、叶中的表达模式也有较明显的差异。     

人T细胞白血病病霉Ⅰ型env基因的克隆与表达

本文通过聚合酶链式反应（ＰＣＲ）,从整合有人Ｔ细胞白血病病毒Ⅰ型（ＨＴＬＶ－Ｉ）的ＭＴ－２细胞株中,扩增出ＨＴＬＶ－Ｉ外膜蛋白（ｅｎｖ）的全基因（１．４５ｋｂ）,并成功地克隆入ｐＵＣ１９载体,构建成ｅｎｖ基因克隆ｅｎｖ／ｐＵＣ１９．利用原核高效表达载体ｐＧＥＸ－２Ｔ,在大肠杆菌中有效地表达了与谷胱甘肽Ｓ－转移酶（ＧＳＴ）融合的ｅｎｖ羧基末端抗原的重组蛋白,融合基因的转录由ｔａｃ启动子调控。ＳＤＳ－ＰＡＧＥ结果表明,有一约５２ｋＤ的目的蛋白带,表达量占菌体总蛋白的１０％;ＷｅｓｔｅｒＮｂｌｏｔｔ及ＥＬＩＳＡ结果显示,表达产物能与ＨＴＬＶ－Ｉ多抗血清结合。本研究为研制ＨＴＬＶ－Ｉ的诊断试剂及进一步了解ｅｎｖ的免疫学和生物学性质打下了基础。     

水通道蛋白4与脑水肿研究进展

水通道蛋白4(AQP4)是膜水通道蛋白家族的一员,在脑组织中高表达,是控制水进出脑组织的通道。近年来发现,AQP4的功能和表达与脑水肿密切相关。同时脑水肿又是和脑疾病治疗密切相关的病理过程,对两者的研究或许可以为我们带来更多的临床治疗新思路。本文综述了AQP4的结构、表达、调控与功能以及AQP4与脑水肿关系的研究进展。     

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...     

以融合蛋白形式在大肠杆菌中表达人MCP—1

将编码人单核细胞趋化蛋白－１（ＭＣＰ－１）的基因亚克隆到大肠杆菌表达载体ｐＥＸ３１Ａ中,在大肠杆菌中表达出ＭＳ２／ＭＣＰ－１融合蛋白,该表达产物约占菌体总蛋白的１５％左右,Ｗｅｓｔｅｒｎ ｂｌｏｔ检测表明,表达产物可与ＭＣＰ－１抗体特异反应,采用琼脂糖平板法进行活性测定表明,表达产物具有明显的单核细胞趋化活性,说明Ｎ端融合一段细菌蛋白对ＭＣＰ－１有无趋化活性可能没有影响。     

水分亏缺下玉米根系ZmPIP1亚族基因的表达

在PEG-6000胁迫条件下,以微管蛋白基因为内参基因、水通道蛋白基因ZmPIP1-1和ZmPIP1-2为检测基因,采用半定量逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）体系检测它们在玉米根系中的表达情况。实验结果是：胁迫条件下,ZmPIP1-1的表达量在杂交F,代‘户单4号’（抗旱）和母本‘天四’（抗旱）根系中增多,它的表达量与品种的抗旱性呈正相关,并且胁迫不同时间段它的表达量有差异;而ZmPIP1-2在3个玉米品种的不同水分处理条件下,表达量均没有明显变化。这提示,水分胁迫条件下根系中某些种类的水通道蛋白基因的表达量增多,并且与品种的抗旱性有关;而另一些水通道蛋白基因的表达不受水分亏缺的影响。     

抗利尿激素对肾集合管水通道蛋白的调节

肾集合管主细胞管腔膜AQP2水通道蛋白数量受抗利尿激素（ADH）的调节。当血浆ADH为零值时,管腔膜AQP2数量减少,集合管水通透性降低。当血浆ADH水平升高时,管腔膜AQP2数量增加,集合管水通透性升高。     

植物水通道蛋白的干旱应答机制研究进展

干旱胁迫是严重影响全球作物生产的非生物胁迫之一,研究植物耐旱机制已成为一个重要领域。水通道蛋白是一类特异、高效转运水及其它小分子底物的膜通道蛋白,在植物中具有丰富的亚型,参与调节植物的水分吸收和运输。近10年来,水通道蛋白在植物不同生理过程中的作用,一直受到研究人员的关注,特别是在非生物胁迫方面,而研究表明水通道蛋白在干旱胁迫下对植物的耐旱性起着至关重要的作用,能维持细胞水分稳态和调控环境胁迫快速响应。水通道蛋白在植物耐旱过程中的调控机制及功能较复杂,而关于其应答机制和不同亚型功能性研究的报道甚少。该文综述了植物水通道蛋白的分类、结构、表达调控和活性调节,分别从植物水通道蛋白响应干旱表达调控机制、水通道蛋白基因表达的时空特异性、水通道蛋白基因的表达与蛋白丰度,水通道蛋白基因的耐旱转化四个方面阐明干旱胁迫下植物水通道蛋白的表达,重点阐述其参与植物干旱胁迫应答的作用机制,并提出水通道蛋白研究的主要方向。     

蚕豆保卫细胞质膜水通道蛋白的鉴定及其在气孔运动中的作用

水通道或水通道蛋白是水分运动的主要通道。以RD2 8cDNA和RD2 8抗体为探针证明了蚕豆 (ViciafabaL .)保卫细胞中存在水通道蛋白 ,并以气孔运动为指标 ,结合抗体和抑制剂处理证明水通道蛋白是水分运动的主要通道。研究表明编码质膜水通道蛋白的RD2 8转录体在叶片保卫细胞、叶肉细胞和维管束中高表达 ,尤以保卫细胞中最多 ;荧光免疫染色和Confocal显微镜观察表明 ,RD2 8抗体反应主要位于保卫细胞质膜。进一步采用RD2 8抗体和水通道蛋白抑制剂———HgCl2 (2 5 μmol L) 处理可抑制壳梭孢素 (FC)、光照诱导的气孔开放和原生质体体积膨胀以及ABA诱导的气孔关闭 ,但这种抑制作用可以被水通道抑制剂的逆转剂 β_巯基乙醇 (ME)逆转。表明蚕豆保卫细胞中存在水通道蛋白并参与蚕豆保卫细胞的运动过程。     

跨膜逆向转运蛋白NHXFS1多克隆抗体的制备及应用

NHXFS1基因是通过DNA家族改组（DNA family shuffling）技术,以拟南芥、水稻和菊花的液泡膜Na＋/H＋逆向转运蛋白基因（NHX1）为亲本获得的活性显著增强的新基因。为制备该蛋白的多克隆抗体,对该蛋白进行跨膜结构分析,选取跨膜蛋白的C末端为靶标,并将其克隆到原核表达载体pET32a中,成功构建了原核融合蛋白pET32a-NHXFS1-抗原表达载体,转化大肠杆菌BL21（DE3）并诱导表达。通过镍柱亲和层析纯化该融合表达蛋白,获得了纯度约为80%的纯化蛋白,用于免疫新西兰大白兔制备多克隆抗体。ELISA实验表明,该抗体的效价达到1：128 000,提取表达NHXFS1蛋白的酵母液泡经该多克隆抗体Western blot检测,证明该抗体具有较好的NHXFS1蛋白特异性。NHXFS1多克隆抗体的制备为进一步认识NHXFS1新蛋白结构与功能以及植物耐盐分子生物学的研究奠定了基础。     

PSP94融合蛋白在大肠杆菌中的表达及其抗前列腺癌活性分析

在从成年人正常前列腺组织中获得人９４个氨基酸的前列腺分泌蛋白（ＰＳＰ９４）ｃＤＮＡ基础上,利用ＰＬ表达系统,实现了人ＰＳＰ９４成熟肽Ｎ－末端带有１９个列源氨基酸的融合蛋白在大肠杆菌中的表达。目的蛋白在细胞中主要以包涵体形式存在。表达量约占菌体总蛋白的３０％,分子量约为１６．５ｋＤ。表达产物在人前列腺癌细胞ＰＣ－３上活性分析表明,该融合蛋白能明显抑制前列腺癌细胞的生长。     

水通道蛋白在细胞中的调控

水通道蛋白是一个具有跨膜运输水分子功能的蛋白家族．其功能受到细胞精细调控,以维持细胞正常的生理状态,水通道蛋白异常将导致相关疾病的发生。重点介绍水通道蛋白在细胞中的调控机理。     

小鼠膜型抗衰老蛋白Klotho基因特异片段的克隆、原核表达及多克隆抗体制备

目的克隆小鼠膜型抗衰老蛋白Klotho基因特异片段,制备小鼠Klotho多克隆抗体。方法以小鼠基因组为模板进行PCR,克隆了小鼠膜型抗衰老蛋白Klotho基因外显子Ⅳ部分序列,经BamH I和Nhe I双酶切后定向克隆到质粒pET-GST中,构建原核表达质粒pET-GST-Klotho,转化大肠埃希菌BL21（DE3）,用IPTG诱导表达。以重组GST-Klotho融合蛋白免疫家兔,制备Klotho多克隆抗体。结果表达产物经SDS-PAGE检测表明,在大肠埃希菌中成功表达了GST-Klotho融合蛋白,GST-Klotho融合蛋白表达量占菌体总蛋白的15％左右;另外通过ELISA法测得抗血清抗体效价约为1：10000,Western印迹分析验证了抗体特异性。结论GST-Klotho融合蛋白的表达和Klotho多克隆抗体的制备为进一步研究Klotho蛋白在小鼠体内的表达模式以及相关抗衰老药物的研制奠定了基础。