2013年6月25日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，來(lái)自瑞典和美國(guó)的研究者通過(guò)研究成功捕獲了酵母水通道蛋白運(yùn)輸水分子過(guò)膜的過(guò)程（抑制質(zhì)子通過(guò)細(xì)胞膜）,，相關(guān)研究成果刊登于國(guó)際雜志Science上,，研究者在文章中描述了其如何使用超高分辨率顯微鏡來(lái)揭示酵母水通道蛋白的整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程。
細(xì)胞為了在機(jī)體中正常發(fā)揮功能,，其必須使得水分子從細(xì)胞外進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部,，這也是細(xì)胞攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的一種方式；當(dāng)然在這一過(guò)程中,，也可以避免細(xì)胞不需要的物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞,。這整個(gè)過(guò)程是如何發(fā)生的讓人覺(jué)得有點(diǎn)神秘，因?yàn)樗ǖ赖鞍祝ㄍǖ溃┓浅Ｐ?，傳統(tǒng)方法僅僅可以得到快照視圖,。
然而之前有研究者開(kāi)發(fā)了一種新型技術(shù)，其可以對(duì)鉀離子如何通過(guò)鉀離子通道進(jìn)行運(yùn)輸整個(gè)過(guò)程來(lái)進(jìn)行拍攝,；本文中研究者使用了類似的方法來(lái)對(duì)畢赤氏酵母通過(guò)水通道蛋白1進(jìn)行運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程進(jìn)行拍攝,。
研究者使用了僅有0.88埃的超高分辨率技術(shù)來(lái)對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行拍攝，結(jié)果發(fā)現(xiàn)酵母利用水通道蛋白1運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程類似于鉀離子運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程,；研究者表示,，這個(gè)過(guò)程中氫鍵的形成可以抑制質(zhì)子隨水分子通過(guò)細(xì)胞膜，需要特別指出的是,，研究者還發(fā)現(xiàn)兩個(gè)特殊的結(jié)構(gòu),，NPA-標(biāo)記序列以及由水分子形成的選擇性過(guò)濾器可以在阻止不必要質(zhì)子進(jìn)入細(xì)胞膜的過(guò)程中，促進(jìn)某些分子通過(guò)微孔通道,。
這種新型技術(shù)的開(kāi)發(fā)標(biāo)志著超高分辨率記錄細(xì)胞膜運(yùn)輸過(guò)程的一個(gè)新紀(jì)元,，而且為未來(lái)研究如何使得水分子攜帶不必要物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的技術(shù)提供思路和希望。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1126/science.1234306
PMC:
PMID:
Subangstrom Resolution X-Ray Structure Details Aquaporin-Water Interactions
Urszula Kosinska Eriksson1,†, Gerhard Fischer1,*,†, Rosmarie Friemann1, Giray Enkavi2, Emad Tajkhorshid2,‡, Richard Neutze1,‡
Aquaporins are membrane channels that facilitate the flow of water across biological membranes. Two conserved regions are central for selective function: the dual asparagine-proline-alanine (NPA) aquaporin signature motif and the aromatic and arginine selectivity filter (SF). Here, we present the crystal structure of a yeast aquaporin at 0.88 angstrom resolution. We visualize the H-bond donor interactions of the NPA motif’s asparagine residues to passing water molecules; observe a polarized water-water H-bond configuration within the channel; assign the tautomeric states of the SF histidine and arginine residues; and observe four SF water positions too closely spaced to be simultaneously occupied. Strongly correlated movements break the connectivity of SF waters to other water molecules within the channel and prevent proton transport via a Grotthuss mechanism.
