中国牛业科学２０１４，４Ｏ（４）：３９—４１　Ｃｈｉｎａ　Ｃａｔｔｌｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　综　述　

水通道蛋白９的研究进展　张婧敏　，张春雷　，陈　宏　，房兴堂　（１．上海农林职业技术学院，上海松江２０１６００；２．江苏师范大学生命科学学院，江苏徐州２２１１１６）　

摘　要：水通道蛋白９在机体内许多器官组织中表达，它对水、尿素、甘油等分子均有通透　性，其基因结构、染色体定位、蛋白质结构、组织分布和生理功能也已得到了较为深入的研　究。本文对水通道蛋白９基因的结构特点、分子结构、分布和生理功能作一综述，以期为相　关疾病诊治和生产实践提供理论依据。　关键词：水通道蛋白９；基因结构；组织分布；生理功能　中图分类号：Ｓ８１１．６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—９１１１（２Ｏ１４）０４—００３９—０３　

水通道蛋白（Ａｑｕａｐｏｒｉｎ，ＡＱＰ）又叫水孔蛋白，　它是存在于细胞膜上快速转运水的特异性孔道，已　发现的水通道蛋白有ＡＱＰｏ￣ＡＱＰ１２＿１］，共１３个成　员。水通道蛋白普遍存在于微生物、植物及动物界。　整个家族在水解平衡中起着关键性的作用。水通道　蛋白分子家族成员的一级结构中都含有一种高度保　守的特征性序列，即天冬酰胺一脯氨酸一丙氨酸　（ＮＰＡ）序列。其二级结构包含６个跨膜的疏水ａ一　螺旋和５个包含ＮＰＡ环区的反向平行Ｉ３一折叠，即　包括６个跨膜结构域的疏水性膜内在蛋白和分别在　膜两侧形成的五个环结构。这些ｊ３一折叠片伸入到磷　脂双层中，从而在质膜上形成孔道。它们结构的任　何变异都会改变其水通道活性。其空间结构是由单　体肽链跨越细胞膜６次而围绕形成的腔型结构（图　１），中间是直径约为６埃的水分子通道ｌ＿３］，该结构被　称为特征性的“沙漏”晶体模型＿４　］。　按照对物质转运的专一性将水通道蛋白分为两　个亚家族，一类为经典的水通道蛋白，它们只允许水　分子通过，另一类为水一甘油通道蛋白（Ａｑｕａｇｌｙｃｅｒ—　ｏｐｏｒｉｎ），主要有ＡＱＰ３、ＡＱＰ７、ＡＱＰ９和ＡＱＰ１０，除　对水分子通透外，对中性小分子如尿素、嘌呤、甘油　等成分也具有通透性，尤其是甘油。水一甘油通道蛋　白在脂肪组织、肝脏、脑组织、皮肤等不同部位参与　脂类代谢，其缺失会引发肥胖、糖尿病等。　

Ｃ　图１水通道蛋白的分子结构（引自参考文献Ｌ２Ｊ）　１　ＡＱＰ９基因的结构特点　ＡＱＰ９是１９９７年Ｋｕｒｉｙａｍｅ等　在进行人类脂　肪组织基因序列系统分析过程中发现的，其分子结构　以及对水的通透性与其他的水通道蛋白类似。人　ＡＱＰ９基因由６个外显子，５个内含子组成，大小约为　

收稿日期：２ｏ１４—０５－０５修回日期：２０１４—０５—２０　基金项目：上海高校青年教师培养资助项目（ＺＺｎｌｚ１２００４）；江苏省高校科研成果产业化推进工程项目（ＪＨＢ２０１２—３２）；徐　州市科技计划项目（ｘＦ１２ｃ０５２）；江苏高校优势学科建设工程。　作者简介：张婧敏（１９８６一），女，江苏镇江人，硕士，助教，主要从事动物生物化学与分子生物学研究。　＊通讯作者：房兴堂（１９６３一），男，江苏沛县人，教授，硕导，主要从事动物遗传资源及利用。　４０　中国牛业科学　第４０卷　２５个ｋｈ。人ＡＱＰ９基因外显子、内含子数目与　ＡＱＰ３、ＡＱＰ７基因相同，但ＡＱＰ９基因内含子的大小　从１．５　ｋｂ到１Ｏ　ｋｂ以上，比ＡＱＰ３、ＡＱＰ７基因的内含　子大９Ｏ至３　５００　ｂｐ。外显子６含有一个终止密码和　一个聚腺苷酸信号（Ａ觚　ＡＡ）。以牛ＡＱＰ９基因为　例，其位于牛的第１０号染色体上，长度为４８　６７８　ｂｐ，　也包含６个外显子，编码２９５个氨基酸（图２）。　

ＮＣ　００７３０８．３　＿．ｃｏｄｉ】　ｆｅｇｉ∞　●　ｕｎｔｒａ￣ｌａｔｅｄ　ｒｅｇｉｏｎ　图２牛ＡＱＰ９基因结构（引自ＮＣＢＩ数据库）　２　ＡＱＰ９的分布与功能　ＡＱＰ９在神经、消化和生殖系统等多种器官组　织中都有分布，其分子结构和对水的通透性与其他　的水通道蛋白类似。　２．１　ＡＱＰ９与神经系统　ＡＱＰ９在哺乳动物脑内主要分布于星形胶质细　胞及儿茶酚胺等神经元中，主要功能是参与脑内能　量代谢，对脑内水的转运和脑脊液循环具有重要作　用。Ａｍｉｒｙ等＿７　通过实验推测ＡＱＰ９可能与帕金　森病中易受损的神经有关。研究表明，ＡＱＰ９与脑　水肿的形成密切相关，并且ＡＱＰ９与水电解质平衡　调节和能量代谢调节有关Ｉ８］。通透性试验表明，　ＡＱＰ９对水、尿素、甘油、甘露醇、山梨糖醇、嘌呤、嘧　啶、乳酸、８一羟基丁酸以及氨都具有一定的通透性，　ＡＱＰ９还可以促进类金属材料的运输，可能是哺乳　动物细胞摄取亚酸盐的主要途径＿ｇ］。　２．２　ＡＱＰ９与消化系统　通过克隆鼠肝细胞的原位杂交实验显示，　ＡＱＰ９在肝细胞的表达较强，主要分布在肝细胞的　基膜面和血窦面，而在胆小管面的质膜上无表　达ｌ】。】。在胆汁的分泌中水需要跨细胞转运至胆管，　而ＡＱＰ９是至今知道的唯一窦状隙的水通道，因此　ＡＱＰ９对胆汁的转运起到重要作用　。有研究显　示，肝细胞表面甘油的摄入过程是由ＡＱＰ９来完成　的。当脂肪分解在细胞膜之间形成甘油浓度梯度　时，ＡＱＰ９开始转运甘油。脂肪细胞中脂肪动员产　生的甘油由ＡＱＰ７将其输送到血液，再由ＡＱＰ９来　完成甘油从血液到肝脏的摄取过程，从而作为糖异　生的原料补充血糖。因此认为，ＡＱＰ７和ＡＱＰ９共　同协调完成了甘油从脂肪细胞到肝脏的运输过程。　ＡＱＰ９的功能异常将影响糖异生而导致低血糖的出　现，并且与胰岛素抵抗也密切相关＿１　。ＡＱＰ９除了　．Ｉ　５２６４４４９８】　３　跫￡２　墼；ｌ　对水和甘油通透以外，对尿素也有很高的通透性。　肝脏是尿素生成和排出的主要器官，因此ＡＱＰ９在　肝脏可能同时是一个尿素通道，并且与尿素的清除　有关。通过免疫组化检测ＡＱＰ９在大鼠消化道的　分布情况，发现在大鼠消化道，ＡＱＰ９在近端小肠、　远端小肠、近端结肠呈高表达，ＡＱＰ９分布及表达强　度与各部位吸收分泌功能及水电解质转运活跃程度　有一定关系　１引。　２．３　ＡＱＰ９与生殖系统　Ｐａｓｔｏｒ＿１胡等研究发现，ＡＱＰ９大量表达在附睾　和雄性生殖系与分泌和重吸收有关的上皮细胞的顶　膜。在受精和胚胎发生过程中，ＡＱＰ９在胚泡内被　测出高表达口引。ＡＱＰ９在生殖系统内环境的水和　溶质的转运过程中发挥重要作用。通过定量ＰＣＲ　检测发现，大鼠前列腺组织中ＡＱＰ９的表达受雄激　素的调控ｌ１　。　２．４　ＡＱＰ９与脂肪代谢　通过高脂高能膳食建立不同肥胖易感大鼠模　型，观察肥胖合并胰岛素抵抗敏感组织（。肾周脂肪、　肝脏和骨骼肌）中ＡＱＰ７和ＡＱＰ９　ｍＲＮＡ的表达情　况，实验结果表明，不同肥胖易感大鼠肾周脂肪　ＡＱＰ７　ｍＲＮＡ表达水平一致，骨骼肌ＡＱＰ７和肝脏　ＡＱＰ９　ｍＲＮＡ表达水平存在差异＿１　。已知ＡＱＰ７　和ＡＱＰ９共同协调完成甘油从脂肪细胞到肝脏的　运输。对ＡＱＰ９基因敲除的小鼠进行研究，发现甘　油进出肝细胞受损，脂肪代谢障碍，出现了糖尿　病＿１　。因此认为，ＡＱＰ９参与体内甘油的转运，与　脂肪代谢、脂类在组织中的沉积有很大关系。　２．５　ＡＱＰ９与其他组织　Ｎｏｒｔｈｅｎｒ分析显示人类ＡＱＰ９　ｍＲＮＡ在外周　白细胞和聚集白细胞的组织包括脾和骨髓均有表　达。在脾脏，ＡＱＰ９主要分布于红髓的白细胞，白髓　中没有表达口　。黄德亮　叩通过荧光免疫测定出　第４期　张婧敏，等：水通道蛋白９的研究进展　４１　ＡＱＰ９在小鼠内耳组织中有分布，且主要存在与内　淋巴密切相关的组织结构中。ＡＱＰ９在肺组织中也　有表达，但其细胞定位还尚不清楚。　

３　结语　目前，随着分子生物学及基因工程技术的迅速　发展，研究人员对ＡＱＰ９的基因、分子结构和生理　学功能的研究已经相当深入。这不仅为许多的生理　现象作出了科学的分子解释，并且为相关疾病的临　床治疗提供理论依据。水通道蛋白９参与体内甘油　的转运，与脂肪代谢、脂类在组织中的沉积有很大关　系。已有研究显示，ＡＱＰ９基因的多态性与家畜的　生长性状有显著的相关性。因此，对该基因的研究　还将有助于阐明畜禽生长性状的分子机制，对提高　动物生产性能和维护动物机体健康等都具有很高的　实际应用价值。　参考文献：　［１］Ｄａｍｉａｎｏ　ＡＥ．Ｒｅｖｉｅｗ：ｗａｔｅｒ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｈｕｍａｎ　ｐｌａｃｅｎｔａ　ａｎｄ　ｆｅｔａｌ　ｍｅｍｂｒａｎｅｓ［Ｊ］．Ｐｌａｃｅｎｔａ，２０１１，２：２０７—　１１　［２］　

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