水通道蛋白

水通道蛋白（Aquaporin），又名水孔蛋白，是一種位於細胞膜上的蛋白質（內在膜蛋白），在細胞膜上組成“孔道”，可控制水在細胞的進出，就像是“細胞的水泵”一樣。

水通道是由約翰霍普金斯大學醫學院的美國科學家彼得·阿格雷所發現，他與通過X射線晶體學技術確認鉀離子通道結構的洛克斐勒大學霍華休斯醫學研究中心的羅德里克·麥金農共同榮獲了2003年諾貝爾化學獎。

水分子經過Aquaporin時會形成單一縱列，進入彎曲狹窄的通道內，內部的偶極力與極性會幫助水分子旋轉，以適當角度穿越狹窄的通道，因此Aquaporin的蛋白構象為僅能使水分子通過之原因。

基本介紹

• 中文名：水通道蛋白
• 英文名：Aquaporin
• 別名：水孔蛋白
• 發現者：彼得·阿格雷

水通道蛋白的發現

Agre等(1988)在分離純化紅細胞膜上的Rh多肽時，發現了一個28 kD的疏水性跨膜蛋白，稱為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)。但當時並不知道該蛋白的功能，在進行功能鑑定時，將體外轉錄合成的CHIP28 mRNA注入非洲爪蟾的卵母細胞中，發現在低滲溶液中，卵母細胞迅速膨脹，並於5 min內破裂。為進一步確定其功能，又將其構於蛋白磷脂體內，通過活化能及滲透係數的測定及後來的抑制劑敏感性等研究，證實其為水通道蛋白。從此確定了細胞膜上存在轉運水的特異性通道蛋白，並稱CHIP28為Aquaporinl(AQPl)。

水通道蛋白分類

AQP0

AQP0最初稱之為主體內在蛋白(major intrinsic protein，MIP)，在晶狀體纖維中細胞中表達豐富，與晶狀體的透明度有關．AQpo的突變可能導致晶狀體水腫和白內障。小鼠缺乏AQPO將患先天性白內障[61]。

AQP1

AQP1是1988年發現的,開始將這種蛋白稱為通道形成整合蛋白(CHIP),是人的紅細胞膜的一

種主要蛋白。它可以使紅細胞快速膨脹和收縮以適應細胞間滲透性的變化。AQP1蛋白也存在於

其他組織的細胞中。AQP1及它的同系物能夠讓水自由通過(不必結合),但是不允許離子或是其他

的小分子(包括蛋白質)通過。

AQP1是由四個相同的亞基構成,每個亞基的相對分子質量為28kDa,每個亞基有六個跨膜結構

域,在跨膜結構域2與3、5與6之間有一個環狀結構,是水通過的通道。另外,AQP1的氨基端和羧基端

的胺基酸序列是嚴格對稱的,因此,同源跨膜區(1,4、2,5、3,6)在質膜的脂雙層中的方向相反。AQP1

對水的通透性受氯化汞的可逆性抑制,對汞的敏感位點是結構域5與6之間的189位的半胱氨酸。其

他幾種AQP1與腎功能有關。

Peter Agre教授因發現水通道蛋白獲得2003年諾貝爾化學獎

AQPl在質膜中以四聚體的形式存在，每個單體都由6個貫穿膜兩面的長a螺旋構成基本骨架，其間還有兩個嵌入但不貫穿膜的短a螺旋[4]。每個單體蛋白的中空部分都形成具有高度選擇性的通道，只允許水分子跨膜運輸而不允許帶電質子或其他離子通過，在功能上都可以作為一個獨立水通道。

存在位置

哺乳類動物中的水通道蛋白

目前已知哺乳類動物體內的水通道蛋白有十三種，其中六種位於腎臟，但科學家對於其他水通道蛋白的存在仍有疑慮。最受關注的幾項水通道蛋白比較如下：

種類	位置	功能
水通道蛋白1	腎臟（apically） 近端小管曲部（PCT）近端小管直部（PST）亨利氏環下降細端（tDLH）	水分再吸收
水通道蛋白2	腎臟（apically） ICTCCTOMCDIMCD	對抗利尿激素; 作出重吸收反應
水通道蛋白3	腎臟（basolaterally） medullary collecting duct	水分再吸收
水通道蛋白4	腎臟（basolaterally） medullary collecting duct	水分再吸收