有2.8Å
右图—水分子在截面孔隙 空间中“填饱”的表示
AQP 蛋白家族
综述
在研究AQP1的同时，其他相关蛋白也 逐步被研究发现，大约几百种相关的蛋白已 被公认为脊椎动物和无脊椎动物、 植物，以 及单细胞微生物所拥有。他们分为两个子 集。 第一批称为”古典水通道蛋白"，因为他 们最初被认为是专属水毛孔。 第二种是兼有性的蛋白，因为他们都允 许水和甘油的通过。目前，已知的哺乳动物 拥有AQP家族蛋白12种。
沙漏模型与水分子通过机理
对于水通道蛋白的三维结构及其完成水通 透功能的机理的解释存在颇多争议，其中，“ 沙漏”模型是一种广为接受的解释：连接跨膜 区的B、E两环折返穿入脂质双分子层，并且分 别与邻近的跨膜区形成半个孔道，彼此对称分 布，由此构成一条狭窄的分子通道。
沙漏模型与水分子通过机理
左图－AQP 1 的 矢状断面示意图揭示 了自由水在胞外、胞 内前庭的沙漏。此部 位就是阻止水分子由 组合方式进入，改为 由单一的水分子进入 宽20Å的前庭，而孔道只
• 1993年，Peter Agre又做了爪蟾卵母细胞实验这个实验也证实了之前的猜测，这个蛋白就是水 通道。但是依然有人提出质疑：CHIP28并非水通道蛋白本身，可能是调节水通道开闭的蛋白。
• 1994年，为进一步证明CHIP28就是水通道蛋白，排除其为水通道调控蛋白的可能性，他们又做 了脂质体实验,最终证明这种蛋白的确为专一性水通道蛋白.此类蛋白质被重新命名为Aquaporin, CHIP28是第1个被鉴定的水通道蛋白，因而称为Aquaporin1，简称AQP1。
1、AQP1在肾小球疾病肾组织中的表达及结果:应用AQP1单克隆抗 体，采用SP方法对肾小球疾病的肾活检组织行进行组织化学染色，检验 肾活检组织中AQP1蛋白的表达。结果：AQP1在各型肾小球疾病肾活检 组织中肾皮质内的近端小管和髓袢降支细段的细胞顶膜均有表达，肾小 球内无表达。
2、应用免疫组织化学方法检测人脑组织中AQP-4的表达。 创伤组标本取自28例急性颅脑损伤患者急诊开颅血肿清除时所获 挫伤灶周围脑组织AQP-4在急性颅脑损伤早期脑水肿发生中的作 用。AQP-4的表达在对照组的脑组织中AQP-4 仅见少量表达(图 3)
水通道蛋白发现历程
• 19世纪20年代以前，人们认为水分子只是以自由扩散形式透过细胞 膜，当时人们提出细胞膜上很可能存在调控水分子和其他小的溶质 分子进出细胞的某种通道。 • 50年代，许多科学家通过大量实验证实水分子能快速，大量通过选 择性通道进入红细胞，而其他分子或离子（H+）通不过，这种现 象同样存在于唾液腺，肾脏和膀胱中。
AQP1单体机理及分布
B 、 E 两环含有高度保守的氨基酸序列， 其中的天冬酰胺 - 脯氨酸 - 丙氨酸序列是大部分 水通道蛋白中构成孔道中心的序列，这个特异 的序列在三维结构上位于通道的核心，对水分 子通过起主要作用。此外， AQP1 第 189 位的 半胱氨酸具有特异性结合汞的性质，结合后水 通道蛋白丧失通透性。如果将半胱氨酸替换为 分子更大的氨基酸，可明显降低水的通透性 (189 位的半胱氨酸被替换后水通道对 Hg 不再 敏感，这也证明了半胱氨酸的重要作用 ) 。 其次，我们也可以通过对氨基酸进行糖 基来改变水的通透性。 AQP1 肽链上第 42 位 氨基酸是丝氨酸，位于 A 环中间 ，能够被糖基 化修饰 ( 糖基化的 AQP1 蛋白对水通透性大大 减弱。）
• 1991年测定了28KDa蛋白N端的35个氨基酸。同一年 ，克隆了该蛋白的全长cDNA序列。该基 因编码269个氨基酸，蛋白具有6个跨膜结构域、2个位于膜外的N-糖基化位点CHIP28，N-端 和C-端所编码的基因有约20%的相同，B环和E环相似度更高且都含有Asp-Pro-Ala的特殊结构 （NPA序列）。但当时任未知道此蛋白的具体功能。
AQP在植物体的分布和作用：
植物体内的水通道蛋白植物水通道 蛋白在植物细胞伸长、气孔运动、种子 发育、开花繁殖和逆境胁迫等生长发育 过程 中具有重要作用。与动物和微生 物相比，植物 AQPs的类型显得更为丰 富，并且其转运对象十分广泛，除了运 送水分外还转运其他甘油、尿素、CO 、砷等种类繁多的物质。植物水通道蛋 白分为4大类：质膜内膜蛋白 （ PIP ） ， 液泡膜内膜蛋白 （ NIP)，膜内在蛋白 Noduin-26类似蛋白及内膜蛋白(SIP)
• 1988年，Peter Agre和他的团队在研究分离提纯兔子Rh血型抗原 蛋白, 结果发现抗体与质量接近30kDa的蛋白结合，起初以为是 32kDa的抗原水解产物，但是由银光标记的琼脂糖凝胶电泳实验结 果显示有一条28kDa的不连续条带。他们发现此蛋白不被考马斯亮 蓝等染液染色，排除了抗原水解产物的可能。这便引起了Peter Agre的极大兴趣。随后发现28x10 的蛋白红细胞及肾近端小管中该 蛋白含量非常富．每个细胞内含有大约20万个分子，且与磷脂双分 子层结合紧密。
常见水通道蛋白及其在人体的分布和作用
名称 AQP0 AQP1 组织分布 晶状体囊内纤维细胞膜 红细胞膜、肾的近端小管、胆管、肺泡和气管、脑脉 络丛、眼睛等组织 肾集合管 红细胞、肾集合管、气管上皮、分泌腺和皮肤表皮等 肾集合管、中枢神经系统、气管等 胰腺、泪腺和唾液腺的外分泌部以及眼和肺 肾间质细胞的包内囊泡 脂肪组织、肾脏、睾丸、心脏 胰腺腺泡、肝脏及消化道的其它气管 肝脏、脑部 小肠的十二指肠和空空肠 睾丸、肾脏和肝脏 胰腺腺泡、细胞器 功能 较弱的水通透性、细胞间黏着 水通透性、细胞迁移 受激素调控、增加质膜水通透性 对水、尿素和甘油都具有通透性
AQP2
AQP3 AQP4 AQP5 AQP6
水通透性、与神经胶质的迁移以及神 经元的兴奋有关 对水和甘油具有通透性、对一些外分 泌腺的分泌起作用
对水具有较小通透性、能通透阴离子 对水和甘油具有通透性 水通透性 水、甘油通透性 水、甘油、尿素通透性 水通透性 水通透性
AQP7
AQP8 AQP9 AQP10 AQP11 AQP12
发现
小组成员 10141990116 孔德良 10141990114 黄裕 10141990220 张励航 10141990223 张欣悦
水通道
获奖者
winner
彼得·阿格雷（Peter Agre） ，科学家。1949年生于美国， 1974年在巴尔的摩约翰斯·霍普 金斯大学医学院获医学博士， 现为该学院生物化学教授和医 学教授。由于发现了细胞膜水 通道蛋白，2003年获得诺贝尔 化学奖。
水通道蛋白结构ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
综述
AQP1在细胞膜中以四聚体的 形式存在，四聚体复合物的每一个 单体在功能上都作为一个独立的水 通道。
AQP1单体结构
序列分析表明，AQP1单体的 结构是由一条肽链组成，其N-末 端及C-末端均位于细胞膜的胞质 侧。肽链中含有6个串联的疏水跨 膜区，这些跨膜区富含α 螺旋，缺 少β折叠结构，并且由5条环相连 。水通道蛋白嵌于脂质双分子层中 ，A、C、E环位于胞外区，B、D 环位于胞内区。
Thank you