水通道蛋白结构与功能研究进展

生物体的主要组成部分是水溶液,约占人体重量的70%。生物体内的水溶液主要由水分子和各种离子组成,它们在细胞膜内外穿梭中实现细胞的多种功能,故水的跨膜转运对维持细胞正常代谢具有重要作用。Agre等发现并证明了一种分子量为28kD的蛋白质是细胞膜转运水的特异性通道蛋白,并将其命名为1号水通道蛋白Aquaporin l（AQP1）。迄今为止,已在哺乳动物体内发现13中水通道蛋白（AQP0-AQP12）,前11种水通道蛋白有高度保守的天冬酰胺-脯氨酸-丙氨酸（Asn-Pro-Ala,NPA）特征性序列,但最近发现的AQP11的天冬酰胺-脯氨酸-丙氨酸序列保守性较差。水通道的分子结构以AQP1研究最清楚。AQP1在质膜中以四聚体的形式存在,每个单体都由6个贯穿膜两面的长a螺旋构成基本骨架,其间还有两个嵌入但不贯穿膜的短a螺旋。每个单体蛋白的中空部分都形成具有高度选择性的通道,只允许水分子跨膜运输而不允许带电质子或其他离子通过,在功能上都可以作为一个独立水通道。