水通道蛋白YL

水通道蛋白水通道蛋白（Aquaporin），又名水孔蛋白，是一种位于细胞膜上的蛋白质（内在膜蛋白），在细胞膜上组成“孔道”，可控制水在细胞的进出，就像是“细胞的水泵”一样。

水通道是由约翰霍普金斯大学医学院的美国科学家彼得·阿格雷所发现，他与通过X射线晶体学技术确认钾离子通道结构的洛克斐勒大学霍华休斯医学研究中心的罗德里克·麦金农共同荣获了2003年诺贝尔化学奖。

水分子经过Aquaporin时会形成单一纵列，进入弯曲狭窄的通道内，内部的偶极力与极性会帮助水分子旋转，以适当角度穿越狭窄的通道，因此Aquaporin的蛋白构形为仅能使水分子通过之原因水通道蛋白的发现编辑Agre等(1988)在分离纯化红细胞膜上的Rh多肽时，发现了一个28 kD的疏水性跨膜蛋白，称为形成通道的整合膜蛋白28(channel-forming inte—gral membrane protein，CHIP28)，1991年完成了其cDNA克隆(Verkman，2003)。

但当时并不知道该蛋白的功能，在进行功能鉴定时，将体外转录合成的CHIP28 mDNA 注入非洲爪蟾的卵母细胞中，发现在低渗溶液中，卵母细胞迅速膨胀，并于5 min 内破裂。

为进一步确定其功能，又将其构于蛋白磷脂体内，通过活化能及渗透系数的测定及后来的抑制剂敏感性等研究，证实其为水通道蛋白。

从此确定了细胞膜上存在转运水的特异性通道蛋白，并称CHIP28为Aquaporinl(AQPl)。

水通道蛋白分类编辑AQP0AQP0最初称之为主体内在蛋白(major intrinsic protein，MIP)，在晶状体纤维中细胞中表达丰富，与晶状体的透明度有关．AQpo的突变可能导致晶状体水肿和白内障。

小鼠缺乏AQPO将患先天性白内障[61]。

AQP1AQP1是1988年发现的,开始将这种蛋白称为通道形成整合蛋白(CHIP),是人的红细胞膜的一种主要蛋白。

细胞膜上的水通道蛋白作者：Marokko摘要：物质的跨膜运输是细胞维持正常生命活动的基础之一。

主要分为被动运输，主动运输，胞吞作用及胞吐作用。

但是事实上细胞的物质转运过程中，透过脂双层的简单扩散现象很少，绝大多数情况下，物质是通过载体或者通道来转运的。

离子、葡萄糖、核苷酸等物质有的是通过质膜上的运输蛋白的协助，按浓度梯度扩散进入质膜的，有的则是通过主动运输的方式进行转运。

而维持细胞之间的跨膜运输的膜转运蛋白则主要分为载体蛋白与通道蛋白。

其中通道蛋白(channel protein)是跨膜的亲水性通道,允许适当大小的离子顺浓度梯度通过,故又称离子通道。

有些通道蛋白长期开放,如钾泄漏通道;有些通道蛋白平时处于关闭状态,仅在特定刺激下才打开,又称为门通道(gated channel).而水扩散通过人工膜的速率很低,所以人们推测膜上有水通道.1991年Agre发现第一个水通道蛋白CHIP28 (28 KD )，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)。

水通道蛋白广泛存在于生物体中的各组织部位，影响着生物机体水代谢的过程。

随着分子生物学技术的进步，对水通道蛋白的基础研究已经比较深入和成熟。

目的可以利用水通道蛋白研究的基础成果，阐释临床水代谢障碍类疾病的发病机理提供可能的解决思路。

关键词：跨膜运输，通道蛋白，水通道蛋白正文：包括人类在内的大多数生物都是由细胞组成的。

单个细胞就像一个由城墙围起来的微小城镇，有用的物质不断被运进来，废物被不断运出去。

早在100多年前，人们就猜测细胞这一微小城镇的城墙中存在着很多“城门”，它们只允许特定的分子或离子出入。

这就是细胞之间的跨膜运输。

物质的跨膜运输主要分为被动运输，主动运输，胞吞作用及胞吐作用。

而事实上细胞的物质转运过程中，透过脂双层的简单扩散现象很少，绝大多数情况下，物质是通过载体或者通道来转运的。

下图分别为载体蛋白与通道蛋白。

水通道蛋白概述水通道蛋白（Aquaporin），又名水孔蛋白，是一种位于细胞膜上的蛋白质（内在膜蛋白），在细胞膜上组成“孔道”，可控制水在细胞的进出，就像是“细胞的帮浦”一样。

水通道是由约翰霍普金斯大学医学院的美国科学家彼得·阿格雷所发现，他与通过X射线晶体学技术确认钾离子通道结构的洛克斐勒大学霍华休斯医学研究中心的罗德里克·麦金农共同荣获了2003年诺贝尔化学奖。

水分子经过Aquaporin时会形成单一纵列，进入弯曲狭窄的通道内，内部的偶极力与极性会帮助水分子旋转，以适当角度穿越狭窄的通道，因此Aquaporin的蛋白构形为仅能使水分子通过之原因。

水通道蛋白的发现Agre等(1988)在分离纯化红细胞膜上的Rh多肽时，发现了一个28 kD的疏水性跨膜蛋白，称为形成通道的整合膜蛋白28(channel-forming inte—gral membrane protein，CHIP28)，1991年完成了其cDNA克隆(Verkman，2003)。

但当时并不知道该蛋白的功能，在进行功能鉴定时，将体外转录合成的CHIP28 eDNA注入非洲爪蟾的卵母细胞中，发现在低渗溶液中，卵母细胞迅速膨胀，并于5 min内破裂。

为进一步确定其功能，又将其构于蛋白磷脂体内，通过活化能及渗透系数的测定及后来的抑制剂敏感性等研究，证实其为水通道蛋白。

从此确定了细胞膜上存在转运水的特异性通道蛋白，并称CHIP28为Aquaporinl(AQPl)。

水通道蛋白分类AQP0AQP0最初称之为主体内在蛋白(major intrinsic protein，MIP)，在晶状体纤维中细胞中表达丰富，与晶状体的透明度有关．hQpo的突变可能导致晶状体水肿和白内障。

小鼠缺乏AQPO将患先天性自内障[61。

AQP1AQP1是1988年发现的,开始将这种蛋白称为通道形成整合蛋白(CHIP),是人的红细胞膜的一种主要蛋白。

水通道蛋白研究进展水通道蛋白是一种专门负责水分子跨膜运输的蛋白，对于生物体的水分平衡和调节具有重要意义。

近年来，随着研究的深入，水通道蛋白的作用机制和应用领域逐渐引起人们的。

本文将概述水通道蛋白的基本概念、分类、功能，并重点介绍其研究进展。

水通道蛋白概述水通道蛋白是一种位于细胞膜上的运输蛋白，主要负责水分子在细胞膜上的跨膜运输。

水通道蛋白可根据其分布位置和功能不同分为不同类型，例如：AQP0、AQP1、AQP2等。

这些蛋白在细胞膜上形成水通道，帮助水分子快速、高效地通过细胞膜，从而维持细胞内外水平衡及细胞生长代谢。

水通道蛋白研究进展1、水通道蛋白的分子结构与功能关系水通道蛋白的分子结构由6个跨膜片段组成，形成一种特定的构象，从而有利于水分子通过。

不同的水通道蛋白具有不同的构象和功能，例如：AQP0主要分布于视网膜色素上皮细胞，参与调节眼部水分平衡；AQP1主要分布于肾脏、膀胱等器官，参与调节水平衡和尿生成；AQP2主要分布于肾小管和集合管，参与调节尿浓缩和稀释。

2、水通道蛋白的研究方法与技术目前，水通道蛋白的研究方法主要包括以下几种：基因克隆、表达与纯化；蛋白质结晶与结构解析；功能及动力学研究等。

这些方法分别从基因、蛋白质和功能等方面对水通道蛋白进行研究。

同时，随着生物技术的发展，如荧光标记、基因敲除等技术也为水通道蛋白研究提供了有力支持。

3、水通道蛋白的应用领域与展望水通道蛋白在生物学、医学等领域具有广泛的应用价值。

首先，水通道蛋白参与维持生物体内环境稳态，对治疗与预防水肿、脱水等疾病具有重要意义。

例如，AQP1在急性肾损伤和慢性肾功能衰竭等疾病中表达异常，成为治疗上述疾病的潜在靶点。

此外，水通道蛋白还与某些肿瘤细胞的生长和转移密切相关，因此有望为肿瘤治疗提供新思路。

其次，水通道蛋白在物质跨膜转运、药物研发等方面也具有潜在应用价值。

例如，通过研究AQP4在脑内的分布和作用机制，有助于理解脑内物质跨膜转运的规律，为药物研发提供新靶点。

水通道蛋白名词解释
水通道蛋白（aquaporin）是一类存在于细胞膜上的跨膜蛋白，其功能是调节细胞内外水分的平衡。

水通道蛋白是由8个跨膜α螺旋结构组成，形成一个具有水分子通过能力的通道。

它们广泛存在于多种生物体的细胞膜上，包括植物、动物和微生物等。

水通道蛋白的主要功能是促进水分子在细胞膜上的快速跨膜传递。

由于水分子是极性的，无法通过细胞膜的疏水层，而水通道蛋白则提供了一个高度选择性通道，使水分子能够迅速通过细胞膜而不受阻碍。

水通道蛋白的通道结构限制了其他溶质的通过，从而确保水分子的优先通道。

除了调节水分平衡外，水通道蛋白还在细胞内外水分调节以及保护细胞免受渗透压和压力变化等环境因素的影响中发挥重要作用。

在植物中，水通道蛋白在根系中的表达调控了植物对于土壤中水分的吸收和利用。

在人体中，水通道蛋白在肾脏、眼睛和脑组织等重要器官中的表达与正常的水平维持和离子浓度平衡密切相关。

水通道蛋白的发现为我们深入了解细胞内外水分平衡的调控机制提
供了重要的线索。

通过研究水通道蛋白的结构和功能，人们可以进一步探索其在疾病发生和发展中的作用，为相关疾病的治疗和预防提供新的策略和途径。

【科学故事】水通道蛋白的发现来源：核突的小鑫子生命系统约70%由水组成，所有生物都需要水进出细胞。

科学家很早就知道水分子除了能够以简单扩散的手段通过细胞膜以外，还应该存在其他的机制，因为许多细胞对水的通透性的掌控要比简单扩散能达到的程度高得多，而且如果水仅仅通过被动扩散机制进出细胞，那么渗透压很容易导致细胞破裂或者细胞脱水（取决于细胞膜内外的盐浓度）！但这种机制究竟是什么却一直悬而未决，直到约翰·霍普金斯大学的Peter Agre在细胞膜上发现了水通道蛋白（aquaporin，AQP）。

水通道蛋白发现的故事再次验证了“运气只会眷顾那些有准备的人”这句至理名言。

在20世纪80年代中期，Agre及其同事在红细胞膜上寻找作为Rh-因子（Rh-factor）一部分的蛋白质，偶然得到一种含量丰富、非常小的蛋白质“不速之客”。

他们很快分离到这种蛋白质，并将它命名为CHIP28（28表示它的大小是28×103），而且发现它也存在于肾脏细胞等细胞膜上。

很快，他们用了不到一年的时间测定出它的氨基酸序列并克隆到它的cDNA。

考虑到这种蛋白质也存在于与水代谢密切相关的肾细胞的细胞膜上，于是他们就想：也许它就是组成水通道的蛋白质！为了证明这种推测，他们构建了CHIP28表达质粒，随后，把构建好的质粒显微注射到非洲爪蟾（Xenopus Laevis）的卵里进行表达。

当他们将含有CHIP28表达质粒的卵放到低渗介质中以后，发现细胞迅速发生膨胀，而没有CHIP28表达质粒的卵形状没有变化。

此外，他们还将CHIP28重组到脂质体上，结果也发现这种人造细胞也能够从低渗溶液中吸水膨胀。

当他们将Hg2+与CHIP28混在一起的时候，发现Hg2+能使CHIP28失活，这种结果解释了Hg2+能够阻止水的跨膜运输这个很早就为人所知的现象，综合以上的实验结果，可以毫不怀疑地认为，他们发现的CHIP28就是水通道蛋白。

2000年，Agre和其他的几位科学家得到了他们最先在红细胞上发现的水通道蛋白（现在被称为水通道蛋白-1）的三维结构。

参与肾脏钠离子重吸收的离子通道嗨，亲们！今天咱们就来聊聊一个超级神奇的话题——参与肾脏钠离子重吸收的离子通道。

别看这个话题有点儿高大上，其实它跟咱们的生活息息相关哦！那啥，先给大家普及一下这个知识点吧。

咱们得知道，肾脏是人体的一个重要器官，它负责过滤血液、排泄废物、调节水分平衡等等。

而在这个过程中，肾脏需要通过一种叫做离子通道的东西，来控制钠离子等矿物质的进出。

那么，这些离子通道到底是怎么工作的呢？简单来说，离子通道就像是一扇门，只允许特定的离子通过。

在肾脏中，有一种叫做Na+/K+ ATP酶的离子通道，它负责控制钠离子的重吸收。

也就是说，当这种离子通道打开时，钠离子就会被吸引到肾脏里；而当这种离子通道关闭时，钠离子就会被排出体外。

这样一来，肾脏就能根据需要，精确地调节钠离子的含量了。

好了，现在咱们来聊聊这个离子通道的一些有趣的特点吧。

它可不是只有一种类型哦！事实上，目前已经发现了多种不同类型的离子通道，它们分别负责不同的离子进出。

比如说，有一种叫做Nav1.x的离子通道，就负责控制氯离子的进出；而另一种叫做Nav2.5的离子通道，则负责控制葡萄糖和氨基酸的进入。

说到这儿，大家可能已经想到了一个问题：这么多不同类型的离子通道，它们是怎么协调工作的呢？这就要说到另一个重要的角色——水通道蛋白(aquaporin)了。

水通道蛋白是一种特殊的蛋白质，它可以像一个门一样，让水分子自由通过。

而这些水分子，其实就是携带着其他离子的载体哦！所以说，水通道蛋白就像是一个“运输带”，把各种离子都运到了正确的地方。

那么，这些离子通道和水通道蛋白又是如何相互作用的呢？原来，它们之间有一个叫做“协同作用”的概念。

也就是说，不同的离子通道和水通道蛋白之间，会相互配合，共同完成对离子的调控。

比如说，在肾脏中，当Na+/K+ ATP酶离子通道打开时，水通道蛋白就会被激活，帮助更多的水分子进入肾脏；而当这些水分子带着其他的离子一起进入肾脏后，Na+/K+ ATP酶离子通道又会关闭，以防止过多的离子进入。

水通道蛋白水通道蛋白是介导水跨膜转运的一大膜蛋白家族，分布于高等脊椎动物上皮细胞或内皮细胞。

结构上由28-KDa 亚单位组成四聚体，每个亚单位构成孔径约的水孔通道，在渗透压驱动下实现水双向跨膜转运【1】。

目前11 种亚型已经在哺乳动物中被确定，各种亚型的体内分布具有组织特异性，其中水通道蛋白-4 (Aquaporin 4,AQP4)以极化形式集中分布于中枢神经系统脑毛细血管周边的星形胶质细胞足突或室管膜细胞【2】。

血脑屏障为脑内另一调控水平衡的复合体，由无窗孔的脑毛细血管内皮细胞及细胞间紧密连接、基底膜、星形胶质细胞等组成，介于血液和中枢神经系统之间，限制血液中某些离子、大分子物质转移到脑实质，此屏障作用为维持CNS 内环境稳定、保障脑功能正常行使提供了重要保障。

BBB 分化发育过程中脑毛细血管内皮细胞间紧密连接的形成虽被认为是其成熟的标志，但BBB 生理功能的实现有赖于各组成成分间的相互作用。

近来对星形胶质细胞调控BBB 物质交换和脑内水平衡方面的作用日益受到重视，并认为与AQP4 表达有关。

本文就AQP4 与血脑屏障发育及其完整性关系的研究进展作一综述。

分化发育过程中AQP4 的表达目前由于对鸡胚视顶盖中血管及BBB 分化的研究已较完善，因此常被用于BBB 的研究模型。

Nico 及其同事【3】采用免疫细胞化学、分子生物学技术研究了鸡胚视顶盖AQP4 在BBB 分化发育过程的动态表达。

免疫电镜显示鸡胚视顶盖发育第9 d，BBB仅由不规则的内皮细胞组成，内皮细胞间紧密连接尚未形成，AQP4 未见表达。

待发育至第14 d，Western blot 技术首次在约30 kDa 链附近检测出AQP4 的免疫活性，电镜下显示短的内皮细胞间紧密连接已形成，并串联构成BBB 的微血管，星形胶质细胞间断黏附于血管壁，AQP4 不连续地表达于血管周边，血管周围仍然存在小空隙。

发育第20 d BBB 成熟，内皮细胞间紧密连接形成，BBB 微血管被星形胶质细胞紧紧包被，血管周边星形胶质细胞足突上的AQP4 呈现强阳性表达，且冷冻断裂研究显示AQP4 的正交排列阵也同步形成。

水通道蛋白和天然保湿因子水通道蛋白(AQPs)：AQP3在角质形成细胞中是一个完整的跨膜蛋白通道，它的分子量为28kDa。

一个AQPs分子每秒钟可以允许30亿个水分子通过，汞离子可以阻止水通过红细胞膜以抑制细胞溶胀现象。

由于AQPs的存在，细胞才可以快速调节自身体积和内部渗透压。

AQPI的结构非常独特，其单体含有6个跨膜区域，N端和C端都在胞内，分子两端具有高的内在同源性，分别处于双层磷脂膜的两侧，同时含有一个3氨基酸基序—Asn—Pro—Ala（NPA），所有的水通道都含有这样的3氨基酸基序结构；与C端相近的189位的半胱氨酸对汞化合物很灵敏，对环绕任何一个NPA基序的氨基酸残基进行诱变，减少水的通透性，从而证明NPA与水孔的形成有关。

水的跨膜输送与氢键的破坏有关，HB和HE两个螺旋以及相邻的NPA上的Asn残基对于水的过膜输送起关键作用。

根据分子轨道排布，两个氢原子与孔的轴心垂直，在水的单列排列中，使水分子无法与相邻的水分子形成氢键，又因孔内是疏水的，水分子也无法与孔壁形成氢键，从而使水分子通过膜的能垒最低而容易通过膜，但质子无法与大量水形成氢键，也就不能输送过膜。

水通过两种机制穿过膜。

一种是通过脂双层的扩散。

因为脂双层虽是疏水的，其中并非没有空间，水分子可以通过氢键在其中形成类似冰的结构，从而穿过膜。

水通道蛋白是一个非同寻常的发现：因为水通道是水进出细胞的关键，许多生理过程涉及体液的流动，例如出汗、排尿、发炎红肿以及流泪等等。

水通道蛋白的功能使我们在炎热的夏天浓缩尿液而不致发生脱水，也能让我们在饥饿时把储存在脂肪组织的水释放出来。

2003年12月，诺贝尔奖化学委员会主席本特·诺登这样评价:阿格雷的发现与生命有密不可分的关系，水通道蛋白是一个决定性的发现，它为人类打开一个新的领域，去研究细菌、哺乳动物和植物水通道的生物学、生理学和遗传学。

目前有10多个水通道蛋白发现，它们存在于血液、肾脏、大脑。

水通道蛋白酶联免疫法技术审评报告水通道蛋白（Aquaporin）是存在于生物体膜上的一类转运蛋白，主要负责细胞内外水分子的跨膜运输，是维持细胞内外水分平衡的重要因子。

酶联免疫法（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, ELISA）是一种常用于检测特定蛋白或分子的定量分析技术。

本文将使用1200字以上的篇幅，对水通道蛋白和酶联免疫法技术进行审评。

水通道蛋白是一类膜蛋白，可通过细胞膜跨膜域中的孔道使水分子通过。

目前已发现多种水通道蛋白，如Aquaporin 1、Aquaporin 2等，它们在不同的组织和细胞类型中具有不同的表达，并参与了多种生理功能，如肾脏浓缩尿液、消化系统中水分平衡等。

ELISA是一种通过酶的催化作用来检测特定分子的免疫学方法，具有高灵敏度和较好的定量性能。

ELISA基本原理如下：首先，在酶学反应中，酶与底物作用产生显色产物，其光学信号与特定抗原或抗体的配体结合程度成正比。

其次，在酶联免疫法中，金标记抗体或抗原与被检测样品中的水通道蛋白发生反应，形成抗原-抗体复合物。

这些复合物经过洗涤步骤后，加入底物溶液，形成可见的颜色反应。

最后，通过测量反应液的光密度来确定被检测水通道蛋白的含量。

酶联免疫法技术优点如下：首先，ELISA具有较高的敏感性，可以检测到低浓度的水通道蛋白。

其次，ELISA具有较好的特异性，可以针对不同类型的水通道蛋白进行检测。

此外，ELISA还具有较大的平行度和良好的再现性，能够获得较为准确和可靠的结果。

然而，酶联免疫法也存在一些限制：首先，其操作相对较为繁琐，需要多个步骤的反应和洗涤来获得最终结果。

其次，ELISA需要一定的仪器设备和实验条件，且其实验时间较长，通常需要几小时至几天。

此外，ELISA对反应物的专一性较为依赖，如果反应物有交叉反应或者较弱的特异性，可能会导致误差。

综上所述，水通道蛋白是一类在生物体膜上发挥重要生理功能的蛋白。