水通道蛋白結(jié)晶法無法破解的謎團
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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 

    細胞就好像一個交通繁忙的城市，進出城的城門就是細胞膜上的離子通道,。那么，細胞是如果調(diào)控它與外界的交通運輸?shù)哪?？新的研究發(fā)現(xiàn)一個甘油分子直徑上的“一埃”（長度單位）的差異都可能使它變成一個封鎖道路的信號,；除非你是一部滑溜溜的具有水分子尺寸的“先進”跑車,，才可能勉強通過,。

    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胞屏障中膜轉(zhuǎn)移通道的蛋白質(zhì),，它們?nèi)菰S水在細胞和它的周圍環(huán)境間運動,。水通道蛋白的一個亞家族還可容許稍微大點的分子如甘油通過,。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,。

    美國伊利諾斯州大學貝克曼高等科技研究所理論和計算機生物物理學研究組的研究人員對這種水通道蛋白進行了深入的研究,。通過利用“拉伸分子動力學”（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,。這項研究的結(jié)果公布在8月的Structure上,。

    研究人員證明使得一個水通道蛋白成為一個甘油通道的主要結(jié)構(gòu)差異在于它比一個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”的體形也會使它難以幸免。除了入口點即一個“選擇性過濾器”非常窄外,，還存在其他阻止這個路徑的嚴密的屏障。

    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,。兩個蛋白中,，一個是水通道,，一個是甘油通道。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,。通過對計算機產(chǎn)生的圖像進行平行比較,，研究人員發(fā)現(xiàn)這些通道在本質(zhì)上似乎是相同的,。貝克曼研究組推動甘油通過通道,，并計算動能、尋找阻止這個過程的障礙物,。

    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,，但是研究人員認為能夠通過誘導周圍氨基酸創(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為相關疾病治療藥物創(chuàng)造出新的靶標,。

    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）,。