水通道

Hourglass model for AQP1 topology
Arrangement of loops B and E with highly conserved NPA motifs forms a single aqueous pathway through the AQP1 subunit.
AQP2原名为集合管水通道(water channel of the collecting duct, WCH - CD) ，只存在于肾脏集合管主 细胞，分布于细胞的顶质膜和胞内小泡内。
分布
AQP3在结肠、肾脏、肝、胰腺、肺、气管、外周血白 细胞、脾、眼、前列腺和皮肤均有表达。在肾脏主 要定位于集合管主细胞基底侧。
Discovery of aquaporin-1 (AQP1).
Control oocyte not expressing AQP1 (left) and test oocyte expressing AQP1 (right) 15 s after transfer to hypoosmotic culture medium.
将体外转录合成的CHIP28 cDNA注入非洲爪蟾的卵母细胞中 —— 在低渗溶液中，卵母细胞迅速膨胀，细胞膜水的通透性增加 8倍 并于5min内破裂。
建构于蛋白磷脂体内，测定活化能及渗透系数及抑制剂敏感性等， 证实该蛋白为水通道蛋白。
经人类基 因委员会命名CHIP 28为Aquaporinl (AQP1)。
分布
AQP0原名晶状体纤维膜主体内在蛋白，只在晶状体囊内 的纤维细胞膜上表达。
AQP1是红细胞膜的主要水通道蛋白。在肾脏，AQP1主 要表ห้องสมุดไป่ตู้在肾单位的近端小管和髓拌下降支细段上皮细胞 的顶质膜。还分布在肺泡和气管的微血管内皮以及肺脏 层胸膜上，脑脉络丛上皮细胞的微绒毛表面，眼睫状体、 晶状体上皮、角膜内皮细胞的顶侧和基底侧膜，毛细血 管和小淋巴管内皮，肝胆管上皮，结肠隐窝上皮，胰腺 上皮，睾丸的输出小管、精囊腺和前列腺上皮。
水的跨膜转运方式
1.穿越膜脂质双分子层的简单扩散 等渗
2. 水通道介导的水转运 低渗向高渗
分类
⒈ 仅通透水
AQP0， AQP1， AQP2， AQP4， AQP5， AQP6
⒉ 通透水、甘油、 尿素等
AQP3， AQP7， AQP9， AQP10
分 子 结 构 AQP1
空间结构：四 聚 体 一级结构：2个胞内襻，3个胞外襻 二级结构：40%α螺旋及β片层和转角
二、肾脏（主要集中在近曲小管、集合管和髓袢的细段）
从目前发现的 11种水通道蛋白 中，肾脏存在7 种，即：AQP1， 2，3，4，6，7， 8.
AQP1：近曲小管和降支细段，对水通透性高 AQP2：集合管主细胞管腔膜，参与介导ADH依 赖的肾集合管通透性。 AQP3：集合管皮质部和外髓部基侧质膜 AQP4：集合管内髓部基侧质膜，髓质小血管 AQP6：集合管泌酸细胞和近曲小管细胞囊泡 AQP7：近端小管，对甘油和尿素通透。
2000年，Agre公布了世界第一张水通道蛋白的高清晰 立体照片，照片揭示这种蛋白的特殊结构只允许水分 子通过。
Peter Agre因最早发现并证实细胞膜水通道的功能而 与罗德里克·麦金农（Roderick MacKinnon）分享2003 年诺贝尔化学奖。
发现过程
分离纯化红细胞膜上的Rh多肽时发现一个分子量为28KD的疏水性 跨膜蛋白，称为形成通道的整合膜蛋白28 (Channel—Forming integral membrane protein，CHIP28)。
早期，人们一直认为水是以单纯扩散透过细胞 膜的，但在某些细胞如红细胞、肾近曲小管 细胞对水的通透性很高，不能简单以单纯扩 散来解释，于是推测此类细胞膜上可能存在 某种功能性转运水的通道。
水通道蛋白的发现
Agre于1988年发现并成功分离出一种细胞膜蛋白并证 明这就是科学家孜孜以求的水通道蛋白(aquaporin, AQP)。
AQP7分布在心脏、肾脏、辜丸和脂肪组织。 AQP8在小鼠的胃肠道、胎盘和心脏有很强的表达，也
分布于睾丸、肾、肝、胰、脑等多种组织。
AQP9主要表达组织器官为外周血白细胞、肝脏、脑和 附攀。
AQP10是从小肠新近克隆的水通道蛋白。
分 布
各系统水通道蛋白的分布和功能
一、血细胞 AQP1最早在哺乳动物的红细胞膜上发现，但 AQP1基因突变的成人无特殊临床表现，提示 可能有其它代偿AQP1缺失的机制。 先天性促红细胞功能不良性贫血与红细胞 AQP1和CD44蛋白表达缺陷有关，可能影响红 细胞成熟。 AQP1缺陷的患者有低水平AQP3表达，AQP3 在人外周白细胞上也有表达。
AQP4分布广泛。大脑皮质和脑干边缘的胶质细胞高度 表达，肾集合管主细胞、气管和支气管上皮细胞的 基底膜、肌肉，以及睫状体、虹膜、视网膜等结构。
AQP5主要分布在肺泡上皮细胞、外分泌腺的上皮细胞 和角膜上皮细胞的顶质膜。
分布
AQP6只在肾脏表达，在肾小球足突细胞的足突、近曲 小管第2 段和第3 段上皮细胞的顶质膜下间隙、集合 管A型间隔细胞的细胞质等处发现AQP6的表达。
2个天冬氨酸-脯氨酸-丙氨酸 （NPA）折叠形成“沙漏模型”
(a) The AQP1 tetramer, with each monomer rendered in a different representation
B: AQP1 is a multisubunit oligomer that is organized as a tetrameric assembly of four identical polypeptide subunits with a large glycan attached to only one.
Same oocytes 3min after transfer to hypoosmotic culture medium. The control oocyte failed to swell. The test oocyte swelled rapidly by osmosis and ruptured.