水通道蛋白結(jié)晶法無法破解的謎團(tuán)
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作者: 來源:生物通 發(fā)布者: 亦云 類別:新聞掃描 日期: 2005-08-20 今日/總瀏覽: 3/227
細(xì)胞就好像一個(gè)交通繁忙的城市，進(jìn)出城的城門就是細(xì)胞膜上的離子通道,。那么,，細(xì)胞是如果調(diào)控它與外界的交通運(yùn)輸?shù)哪?？新的研究發(fā)現(xiàn)一個(gè)甘油分子直徑上的“一埃”（長度單位）的差異都可能使它變成一個(gè)封鎖道路的信號(hào)；除非你是一部滑溜溜的具有水分子尺寸的“先進(jìn)”跑車,，才可能勉強(qiáng)通過。
這些車道就在水通道蛋白（apuaporins）中。水通道蛋白是一類形成所有生命形式的細(xì)胞屏障中膜轉(zhuǎn)移通道的蛋白質(zhì),，它們?nèi)菰S水在細(xì)胞和它的周圍環(huán)境間運(yùn)動(dòng)。水通道蛋白的一個(gè)亞家族還可容許稍微大點(diǎn)的分子如甘油通過,。在人類中,，已經(jīng)確定出了11種水通道蛋白，其中的大部分存在于腎臟,、大腦和眼睛中,。這種蛋白功能的損傷與多種疾病有關(guān)。
美國伊利諾斯州大學(xué)貝克曼高等科技研究所理論和計(jì)算機(jī)生物物理學(xué)研究組的研究人員對(duì)這種水通道蛋白進(jìn)行了深入的研究,。通過利用“拉伸分子動(dòng)力學(xué)”（steered molecular dynamics,，生物谷注），貝克曼的研究人員解開了數(shù)年來蛋白結(jié)晶法無法破解的謎團(tuán),。這項(xiàng)研究的結(jié)果公布在8月的Structure上,。
研究人員證明使得一個(gè)水通道蛋白成為一個(gè)甘油通道的主要結(jié)構(gòu)差異在于它比一個(gè)普通的水通道加寬僅僅一埃（一埃等于10－7毫米）。即使甘油分子也像水分子通過水通道那樣排列起來,，但它微微“肥胖”的體形也會(huì)使它難以幸免,。除了入口點(diǎn)即一個(gè)“選擇性過濾器”非常窄外，還存在其他阻止這個(gè)路徑的嚴(yán)密的屏障,。
膜蛋白很難結(jié)晶,，因此到目前為止許多膜蛋白的結(jié)構(gòu)還沒有確定出來。近年來,，這個(gè)研究組已經(jīng)確定出了四種水通道蛋白的結(jié)構(gòu),。在最新的研究中,，他們集中調(diào)查了其中的兩種蛋白。這兩種蛋白都來自線蟲,。兩個(gè)蛋白中,，一個(gè)是水通道，一個(gè)是甘油通道,。由于它們結(jié)構(gòu)很相似,，所以研究人員試圖通過突變位于通道孔的氨基酸來將水通道轉(zhuǎn)化成一個(gè)甘油通道或其他通道，但以失敗告終,。研究的線蟲蛋白是水通道AqpZ和甘油通道GlpF,。通過對(duì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的圖像進(jìn)行平行比較，研究人員發(fā)現(xiàn)這些通道在本質(zhì)上似乎是相同的,。貝克曼研究組推動(dòng)甘油通過通道,，并計(jì)算動(dòng)能、尋找阻止這個(gè)過程的障礙物,。
在過去,，盡管在結(jié)晶這些蛋白后發(fā)現(xiàn)通道尺寸有輕微的差別，但是研究人員認(rèn)為能夠通過誘導(dǎo)周圍氨基酸創(chuàng)造出甘油通道所需的疏水或半疏水層來操縱這些通道,。如果這種操作能夠成功將會(huì)為相關(guān)疾病治療藥物創(chuàng)造出新的靶標(biāo),。
但是，新的研究表明兩種通道周圍的氨基酸根本就是相同的,。因此,，目前這個(gè)研究組正在尋找除氨基酸層以外的使通道尺寸改變的力量（生物通記者楊淑娟）。
