膜蛋白的研究进展
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因此，研究针对HCV包膜蛋白的体液免疫具有重要意 义。
HCV感染后血清中病毒含量极低，同时目前缺 乏有效的体外培养系统及合适的动物模型繁殖 病毒，无法获得大量的天然病毒抗原.
目前只能通过合成肽或基因重组的方法，获得 HCV包膜蛋白抗原，用于研究HCV感染者中针 对HCV包膜蛋白的免疫特征。
膜蛋白研究新技术
有关。
• 因此内在膜蛋白三维结构无疑对新药 的发现、设计、筛选都有很大的作用。
大肠杆菌MsbA的三维结构
根据世界卫生组织的统计，全世界各种感染疾 病约有60%与多药耐受性的细菌有关，每年大 量癌症患者的不治身亡也与肿瘤细胞的多要耐 受性有关。导致多药耐受性的原因之一在于细 胞质膜存在一种内在膜 蛋白——ABC转运体，因此研究解析 它的结构对于寻找开发新 药显然很重要的。
美国Chang与Roth成功地从大肠杆菌中分离、 纯化一种具有多药耐受性的ABC载体转运体 （ATP-bingding cassette transport）的同 系物MsbA。这种ABC蛋白转运体以二聚体 形式存在。
。
我国的研究现状 总之，内在膜蛋白三维结构的解析虽然取得不少
可喜的成绩。但总的来说仍未取得突破性进展， 任道而重远。虽然探索性很强，难度很大，周期 很长，但鉴于它的重要性，世界各国仍给予很大 的关注，从最近几年的发展情况来看，与英国、 德国相比较，美国和日本有后来居上的趋势。 我国对生物膜三维结构的解析研究也艰难地开始 起步
威斯康辛大学化学系教授Robert Hamers指出这项研 发成果可以帮助进一步探索细胞膜蛋白未知的领域，并 将细胞膜蛋白的研究推进原子层级，创造与X光结晶绕 射法结合的可能性，让细胞膜蛋白研究进入新的里程碑。
科学家成功开发荧光光谱新技术 研究膜蛋白运动
该项研究成果解决了在该领域存在的长期争论： 一个钾离子的4个亚单元究竟是各自独立发挥作用 还是协同发挥作用。
膜蛋白与信息跨膜转导的研究进展
信号转导受体都是膜固有蛋白，有一个或 几个疏水跨膜序列。
信号转导受体的胞外区位于亲水环境下， 单独表达的胞外区比较容易结晶。信号转 导受体的胞外是受体与配基结合的部位， 且一般保留着与配基结合的性质，因此能 提供 大量的信息。
而质膜信号转导受体往往是药物作用的靶标，阐明受 体的结构与功能不仅有重要的基础 研究意义，而且有 重要的应用前景。 随着对膜蛋白晶体结构解析能力的提高，更多的受体 结构将被阐明，而从膜的角度研究受体与膜脂的相互 作用、受体在膜上侧向扩散的规律、受体在体外与脂 质体的重组等研究也会越来越深入。
这种纳米圆盘的结构就像一般细胞膜一样，由两层背对 背的磷脂 (phospholipid)所组成，为了使纳米圆盘表面 保持平坦，其研究小组模仿制作日本寿司的方式，将其 纯化出来的膜蛋白当做馅儿，将其磷脂当作海苔包装纸 使磷脂紧密围绕在膜蛋白周围。
由于纳米圆盘看起来酷似套在膜蛋白的戒指，为了展现戒指的光芒— 也就是印证嵌在里头的膜蛋白能够发挥正常功能，Sligar的研究 生, Andrew Leitz,纯化出一种治疗心脏病药物的目标膜蛋白--β2肾 上腺素接受器szlig; 将其嵌入纳米圆盘中，并观察其加入药物后膜蛋白 变化。结果发现到药物与接受器结合后，使其构型发生改变，并且让 细胞内重要的讯息传导物质G protein释放出来，证实嵌在纳米圆盘 的膜蛋白能够行使其功能。
• 整合蛋白占
膜蛋白的70％～80％。
• 它们部分或全部嵌入膜内， 有的则全部跨膜分布，如受 体、通道、离子泵膜孔 （proe）、运载体 （transporter）以及各种膜 酶等。
• 要深入了解膜蛋白的功能必须解析它们的三维 结构。在整个真核细胞所包含的蛋白质中，据 估计，1\4~1\3为内在蛋白。人类基因组研究的 初步结果表明，在全长约30亿碱基对中只有 30000~40000个基因能编码并表达蛋白质，其中 内在膜蛋白也差不多占1\4~1\3.其他模式生物 的基因组所表达的蛋白质中，内在蛋白也占相 似的比例。
成员：黄换开 叶灿华 梁焯玲 梁婉华
膜蛋白-生物膜所含的蛋白叫膜蛋白， 是生物膜功能的主要承担者
膜蛋白的分类（与脂双层的位置关 系）
1.整合蛋白又称整合蛋白（integral protein) 2.外周蛋白（peripheral protein) 3.锚定蛋白 （lipid-anchored protein)
丙型肝炎病毒（HCV）
HCV属于黄病毒家族的一员，其基因组全长约9.4kb，编码3010～ 3 033个氨基酸的多蛋白前体。
E1糖蛋白是一个约30～35kD的糖基化蛋白， 含N-糖基化位点5～6个，脱糖基后为21kD。 E2糖蛋白含糖基化位点约11个，其糖蛋白的 分子量为58kD～70kD，在内源性糖基化酶 的作用下，得36kD～40kD的脱糖基蛋白。
利伊诺大学 (University of Illinois) 的生化学家 Stephen Sligar研发出一项新的技术来解决研究细胞膜蛋白的难 题。
细胞膜蛋白之所以难研究是在于它们从细胞膜上纯化出来以后就无 法行使其正常功能。为了解决这项难题，Stephen Sligar等人研 发出一种脂质纳米圆盘来替代细胞膜上磷脂双层 膜 (phospholipid bilayer)，让被纯化出来的细胞膜蛋 白能够与一般细胞膜蛋白一样行使其正常功能。
目前的研究表明，HCV E1、E2蛋白通过非共 价键相连形成异源二聚体，代表了HCV包膜糖 蛋白的天然构象。
HCV包膜糖蛋白的体液免疫 HCV外膜区B细胞表位。
病毒的包膜蛋白对于宿主产生体液免疫反应很重要， 因为宿主首先接触的是包膜蛋白，而且这些蛋白的表 达水平较高；宿主的保护性免疫常依赖于针对病毒表 面蛋白的抗体，该抗体能阻断病毒与敏感细胞的结合， 也可能通过加强细胞免疫清除病毒
膜蛋白的主要功能是控制细胞与其周边环境 的离子交换
离子通道类似于一台小型纳米机器或纳米阀门， 如果这些微小阀门运转失灵，Hale Waihona Puke Baidu引发人体肌肉、 中枢神经系统和心脏等发生各种遗传疾病。
与照相机的光圈原理相似，这些膜蛋白通过
开启和关闭动作来控制细胞与其周边环境的离子 交换运动，这种离子交换运动促成了沿着我们神 经细胞的电信号的传输。这些细微阀门的尺寸大 约是人眼瞳孔大小的百万分之一。加美科学家所 采用的新技术可测量到单离子通道，并可研究离 子通道内部不同部分之间如何进行信息沟通。
由加拿大蒙特利尔大学物理系教授里 卡德.布朗克牵头的联合小组对基于4个 同样的亚单元建立的钾离子通道进行了 研究，这种钾离子通道形成了可以穿过 膜的微细小孔，小孔能够打开和关闭以 开通或阻断离子传导。
科学家使用新开发出的荧光光谱技术， 区分出4个亚单元，首次实现了对4个 亚单元的运动分别进行跟踪研究。 他们发现，4个亚单元分子是协同 发挥作用的，从而解释了为何在电 生理学实验中没有在电流中发现中间级。
我国光合作用膜蛋白研究获重大成果——测定菠菜 主要捕光复合物晶体结构
光合作用由捕光系统和光反应系统共同完成 ,捕光复 合物这种膜蛋 白的三维结构是研究植物如何高效利用 光能的结构基础。
LHC —Ⅱ是绿色植物中含量最丰富的主要 捕光复合物 ,它是由蛋白质分子、叶绿素 分子、类胡萝 卜素分子和脂类分子组成 的一个复杂分子体系 ,被镶嵌在生物膜中, 具有很强的疏水性 ,难以分离和结晶。
• 膜蛋白具有的生理功能包括： • 1.选择性离子通道； • 2.进行能量的转换； • 3.响应细胞膜一侧的信号，并将其传递到膜的
另一侧； • 4.形成可溶性代谢物（葡萄糖和氨基酸）的跨
膜转运系统； • 5.通过与细骨架中的非膜结合 大分子以及胞外基质的相互作用 来调节细胞的形态结构。
• 1、膜蛋白结构研究的进展 • 2、膜蛋白与能量转换的研究进展 • 3、膜蛋白与物质运输的研究进 • 4、膜蛋白与信息跨膜转导的研究进展 • 5、膜蛋白与医学的关系 • 6、膜蛋白的技术、方法的研究进展
• 总之，内在膜蛋白三维结构的解析，
无论对整个细胞重要功能的深入探索，
还是从后基因组研究考虑都是十分重要的。
• 此外，内在膜蛋白三维结构的解析也有很明显的的 应用前景，与医学的关系尤为密切。有人估计， 50%的受体和通道可能是药物的靶标。内在膜蛋白 的异常与一些遗传病【如囊性纤维变性受体 (cystic fibrosis)】癌症甚至神经退行性疾病 【如老年性痴呆（Alzheimer disease）、铂金森 病（Parkinson’s disease）】等
HCV感染后血清中病毒含量极低，同时目前缺 乏有效的体外培养系统及合适的动物模型繁殖 病毒，无法获得大量的天然病毒抗原.
目前只能通过合成肽或基因重组的方法，获得 HCV包膜蛋白抗原，用于研究HCV感染者中针 对HCV包膜蛋白的免疫特征。
膜蛋白研究新技术
有关。
• 因此内在膜蛋白三维结构无疑对新药 的发现、设计、筛选都有很大的作用。
大肠杆菌MsbA的三维结构
根据世界卫生组织的统计，全世界各种感染疾 病约有60%与多药耐受性的细菌有关，每年大 量癌症患者的不治身亡也与肿瘤细胞的多要耐 受性有关。导致多药耐受性的原因之一在于细 胞质膜存在一种内在膜 蛋白——ABC转运体，因此研究解析 它的结构对于寻找开发新 药显然很重要的。
美国Chang与Roth成功地从大肠杆菌中分离、 纯化一种具有多药耐受性的ABC载体转运体 （ATP-bingding cassette transport）的同 系物MsbA。这种ABC蛋白转运体以二聚体 形式存在。
。
我国的研究现状 总之，内在膜蛋白三维结构的解析虽然取得不少
可喜的成绩。但总的来说仍未取得突破性进展， 任道而重远。虽然探索性很强，难度很大，周期 很长，但鉴于它的重要性，世界各国仍给予很大 的关注，从最近几年的发展情况来看，与英国、 德国相比较，美国和日本有后来居上的趋势。 我国对生物膜三维结构的解析研究也艰难地开始 起步
威斯康辛大学化学系教授Robert Hamers指出这项研 发成果可以帮助进一步探索细胞膜蛋白未知的领域，并 将细胞膜蛋白的研究推进原子层级，创造与X光结晶绕 射法结合的可能性，让细胞膜蛋白研究进入新的里程碑。
科学家成功开发荧光光谱新技术 研究膜蛋白运动
该项研究成果解决了在该领域存在的长期争论： 一个钾离子的4个亚单元究竟是各自独立发挥作用 还是协同发挥作用。
膜蛋白与信息跨膜转导的研究进展
信号转导受体都是膜固有蛋白，有一个或 几个疏水跨膜序列。
信号转导受体的胞外区位于亲水环境下， 单独表达的胞外区比较容易结晶。信号转 导受体的胞外是受体与配基结合的部位， 且一般保留着与配基结合的性质，因此能 提供 大量的信息。
而质膜信号转导受体往往是药物作用的靶标，阐明受 体的结构与功能不仅有重要的基础 研究意义，而且有 重要的应用前景。 随着对膜蛋白晶体结构解析能力的提高，更多的受体 结构将被阐明，而从膜的角度研究受体与膜脂的相互 作用、受体在膜上侧向扩散的规律、受体在体外与脂 质体的重组等研究也会越来越深入。
这种纳米圆盘的结构就像一般细胞膜一样，由两层背对 背的磷脂 (phospholipid)所组成，为了使纳米圆盘表面 保持平坦，其研究小组模仿制作日本寿司的方式，将其 纯化出来的膜蛋白当做馅儿，将其磷脂当作海苔包装纸 使磷脂紧密围绕在膜蛋白周围。
由于纳米圆盘看起来酷似套在膜蛋白的戒指，为了展现戒指的光芒— 也就是印证嵌在里头的膜蛋白能够发挥正常功能，Sligar的研究 生, Andrew Leitz,纯化出一种治疗心脏病药物的目标膜蛋白--β2肾 上腺素接受器szlig; 将其嵌入纳米圆盘中，并观察其加入药物后膜蛋白 变化。结果发现到药物与接受器结合后，使其构型发生改变，并且让 细胞内重要的讯息传导物质G protein释放出来，证实嵌在纳米圆盘 的膜蛋白能够行使其功能。
• 整合蛋白占
膜蛋白的70％～80％。
• 它们部分或全部嵌入膜内， 有的则全部跨膜分布，如受 体、通道、离子泵膜孔 （proe）、运载体 （transporter）以及各种膜 酶等。
• 要深入了解膜蛋白的功能必须解析它们的三维 结构。在整个真核细胞所包含的蛋白质中，据 估计，1\4~1\3为内在蛋白。人类基因组研究的 初步结果表明，在全长约30亿碱基对中只有 30000~40000个基因能编码并表达蛋白质，其中 内在膜蛋白也差不多占1\4~1\3.其他模式生物 的基因组所表达的蛋白质中，内在蛋白也占相 似的比例。
成员：黄换开 叶灿华 梁焯玲 梁婉华
膜蛋白-生物膜所含的蛋白叫膜蛋白， 是生物膜功能的主要承担者
膜蛋白的分类（与脂双层的位置关 系）
1.整合蛋白又称整合蛋白（integral protein) 2.外周蛋白（peripheral protein) 3.锚定蛋白 （lipid-anchored protein)
丙型肝炎病毒（HCV）
HCV属于黄病毒家族的一员，其基因组全长约9.4kb，编码3010～ 3 033个氨基酸的多蛋白前体。
E1糖蛋白是一个约30～35kD的糖基化蛋白， 含N-糖基化位点5～6个，脱糖基后为21kD。 E2糖蛋白含糖基化位点约11个，其糖蛋白的 分子量为58kD～70kD，在内源性糖基化酶 的作用下，得36kD～40kD的脱糖基蛋白。
利伊诺大学 (University of Illinois) 的生化学家 Stephen Sligar研发出一项新的技术来解决研究细胞膜蛋白的难 题。
细胞膜蛋白之所以难研究是在于它们从细胞膜上纯化出来以后就无 法行使其正常功能。为了解决这项难题，Stephen Sligar等人研 发出一种脂质纳米圆盘来替代细胞膜上磷脂双层 膜 (phospholipid bilayer)，让被纯化出来的细胞膜蛋 白能够与一般细胞膜蛋白一样行使其正常功能。
目前的研究表明，HCV E1、E2蛋白通过非共 价键相连形成异源二聚体，代表了HCV包膜糖 蛋白的天然构象。
HCV包膜糖蛋白的体液免疫 HCV外膜区B细胞表位。
病毒的包膜蛋白对于宿主产生体液免疫反应很重要， 因为宿主首先接触的是包膜蛋白，而且这些蛋白的表 达水平较高；宿主的保护性免疫常依赖于针对病毒表 面蛋白的抗体，该抗体能阻断病毒与敏感细胞的结合， 也可能通过加强细胞免疫清除病毒
膜蛋白的主要功能是控制细胞与其周边环境 的离子交换
离子通道类似于一台小型纳米机器或纳米阀门， 如果这些微小阀门运转失灵，Hale Waihona Puke Baidu引发人体肌肉、 中枢神经系统和心脏等发生各种遗传疾病。
与照相机的光圈原理相似，这些膜蛋白通过
开启和关闭动作来控制细胞与其周边环境的离子 交换运动，这种离子交换运动促成了沿着我们神 经细胞的电信号的传输。这些细微阀门的尺寸大 约是人眼瞳孔大小的百万分之一。加美科学家所 采用的新技术可测量到单离子通道，并可研究离 子通道内部不同部分之间如何进行信息沟通。
由加拿大蒙特利尔大学物理系教授里 卡德.布朗克牵头的联合小组对基于4个 同样的亚单元建立的钾离子通道进行了 研究，这种钾离子通道形成了可以穿过 膜的微细小孔，小孔能够打开和关闭以 开通或阻断离子传导。
科学家使用新开发出的荧光光谱技术， 区分出4个亚单元，首次实现了对4个 亚单元的运动分别进行跟踪研究。 他们发现，4个亚单元分子是协同 发挥作用的，从而解释了为何在电 生理学实验中没有在电流中发现中间级。
我国光合作用膜蛋白研究获重大成果——测定菠菜 主要捕光复合物晶体结构
光合作用由捕光系统和光反应系统共同完成 ,捕光复 合物这种膜蛋 白的三维结构是研究植物如何高效利用 光能的结构基础。
LHC —Ⅱ是绿色植物中含量最丰富的主要 捕光复合物 ,它是由蛋白质分子、叶绿素 分子、类胡萝 卜素分子和脂类分子组成 的一个复杂分子体系 ,被镶嵌在生物膜中, 具有很强的疏水性 ,难以分离和结晶。
• 膜蛋白具有的生理功能包括： • 1.选择性离子通道； • 2.进行能量的转换； • 3.响应细胞膜一侧的信号，并将其传递到膜的
另一侧； • 4.形成可溶性代谢物（葡萄糖和氨基酸）的跨
膜转运系统； • 5.通过与细骨架中的非膜结合 大分子以及胞外基质的相互作用 来调节细胞的形态结构。
• 1、膜蛋白结构研究的进展 • 2、膜蛋白与能量转换的研究进展 • 3、膜蛋白与物质运输的研究进 • 4、膜蛋白与信息跨膜转导的研究进展 • 5、膜蛋白与医学的关系 • 6、膜蛋白的技术、方法的研究进展
• 总之，内在膜蛋白三维结构的解析，
无论对整个细胞重要功能的深入探索，
还是从后基因组研究考虑都是十分重要的。
• 此外，内在膜蛋白三维结构的解析也有很明显的的 应用前景，与医学的关系尤为密切。有人估计， 50%的受体和通道可能是药物的靶标。内在膜蛋白 的异常与一些遗传病【如囊性纤维变性受体 (cystic fibrosis)】癌症甚至神经退行性疾病 【如老年性痴呆（Alzheimer disease）、铂金森 病（Parkinson’s disease）】等