水通道蛋白解读

5、水通道
• 1991年Agre发现第一个水通道蛋白CHIP28 （28
KD ），CHIP28的mRNA能引起非洲爪蟾卵母细胞 吸水破裂，已知这种吸水膨胀现象会被Hg2+抑制。
• 目前在人类细胞中已发现至少11种此类蛋白，被
命名为水通道蛋白（Aquaporin，AQP）。
2003年，美国科学家彼得· 阿格雷和罗德里克· 麦金农，分别 因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化
• 很多疾病，比如一些神经系统疾病和心血管疾病
பைடு நூலகம்
•
就是由于细胞膜通道功能紊乱造成的，对细胞膜 通道的研究可以帮助科学家寻找具体的病因，并 研制相应药物。 另外，利用不同的细胞膜通道，可以调节细胞的 功能，从而达到治疗疾病的目的。中药的一个重 要功能是调节人体体液的成分和不同成分的浓度， 这些成分可以通过不同细胞膜通道调节细胞的功 能。有专家认为，对细胞膜通道的研究可以为揭 示中医药的科学原理提供重要的途径。
• 1988年，罗德里克· 麦金农利用Ｘ射线晶体
成像技术获得了世界第一张离子通道的高 清晰度照片，并第一次从原子层次揭示了 离子通道的工作原理。这张照片上的离子 通道取自青链霉菌，也是一种蛋白。麦金 农的方法是革命性的，它可以让科学家观 测离子在进入离子通道前的状态，在通道 中的状态，以及穿过通道后的状态。对水 通道和离子通道的研究意义重大。
学奖。
Peter Agre
Roderick MacKinnon
水通道蛋白 解读2003年诺贝尔化学奖
水通道蛋白
离子通道蛋白
• 包括人类在内的各种生物都是由细胞组成
的。细胞如同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。 2003年诺贝尔化学奖表彰的就是有关这些 “城门”的研究成果。
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20世纪80年代中期，美国科学家彼得· 阿格雷研究了不 同的细胞膜蛋白，经过反复研究，他发现一种被称为水通 道蛋白的细胞膜蛋白就是人们寻找已久的水通道。为了验 证自己的发现，阿格雷把含有水通道蛋白的细胞和去除了 这种蛋白的细胞进行了对比试验，结果前者能够吸水，后 者不能。为进一步验证，他又制造了两种人造细胞膜，一 种含有水通道蛋白，一种则不含这种蛋白。他将这两种人 造细胞膜分别做成泡状物，然后放在水中，结果第一种泡 状物吸收了很多水而膨胀，第二种则没有变化。这些充分 说明水通道蛋白具有吸收水分子的功能，就是水通道。
• 2003年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼
得· 阿格雷和罗德里克· 麦金农，分别表彰他 们发现细胞膜水通道，以及对离子通道结 构和机理研究作出的开创性贡献。他们研 究的细胞膜通道就是人们以前猜测的“城 门”。
• 生物体的主要组成部分是水溶液，水溶液占人体
•
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。它们在细胞膜通道中的进进出出 可以实现细胞的很多功能。 20世纪50年代中期，科学家发现，细胞膜中存在 着某种通道只允许水分子出入，人们称之为水通 道。因为水对于生命至关重要，可以说水通道是 最重要的一种细胞膜通道。尽管科学家发现存在 水通道，但水通道到底是什么却一直是个谜。
• 2000年，阿格雷与其他研究人员一起公布了世界 •
第一张水通道蛋白的高清晰度立体照片。照片揭 示了这种蛋白的特殊结构只允许水分子通过。 水通道的发现开辟了一个新的研究领域。目前， 科学家发现水通道蛋白广泛存在于动物、植物和 微生物中，它的种类很多，仅人体内就有11种。 它具有十分重要的功能，比如在人的肾脏中就起 着关键的过滤作用。通常一个成年人每天要产生 170升的原尿，这些原尿经肾脏肾小球中的水通道 蛋白的过滤，其中大部分水分被人体循环利用， 最终只有约１升的尿液排出人体。