水通道蛋白结晶法无法破解的谜团
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作者: 来源:生物通 发布者: 亦云 类别:新闻扫描 日期: 2005-08-20 今日/总浏览: 3/227
细胞就好像一个交通繁忙的城市，进出城的城门就是细胞膜上的离子通道。那么，细胞是如果调控它与外界的交通运输的呢？新的研究发现一个甘油分子直径上的“一埃”（长度单位）的差异都可能使它变成一个封锁道路的信号；除非你是一部滑溜溜的具有水分子尺寸的“先进”跑车，才可能勉强通过。
这些车道就在水通道蛋白（apuaporins）中。水通道蛋白是一类形成所有生命形式的细胞屏障中膜转移通道的蛋白质，它们容许水在细胞和它的周围环境间运动。水通道蛋白的一个亚家族还可容许稍微大点的分子如甘油通过。在人类中，已经确定出了11种水通道蛋白，其中的大部分存在于肾脏、大脑和眼睛中。这种蛋白功能的损伤与多种疾病有关。
美国伊利诺斯州大学贝克曼高等科技研究所理论和计算机生物物理学研究组的研究人员对这种水通道蛋白进行了深入的研究。通过利用“拉伸分子动力学”（steered molecular dynamics，生物谷注），贝克曼的研究人员解开了数年来蛋白结晶法无法破解的谜团。这项研究的结果公布在8月的Structure上。
研究人员证明使得一个水通道蛋白成为一个甘油通道的主要结构差异在于它比一个普通的水通道加宽仅仅一埃（一埃等于10－7毫米）。即使甘油分子也像水分子通过水通道那样排列起来，但它微微“肥胖”的体形也会使它难以幸免。除了入口点即一个“选择性过滤器”非常窄外，还存在其他阻止这个路径的严密的屏障。
膜蛋白很难结晶，因此到目前为止许多膜蛋白的结构还没有确定出来。近年来，这个研究组已经确定出了四种水通道蛋白的结构。在最新的研究中，他们集中调查了其中的两种蛋白。这两种蛋白都来自线虫。两个蛋白中，一个是水通道，一个是甘油通道。由于它们结构很相似，所以研究人员试图通过突变位于通道孔的氨基酸来将水通道转化成一个甘油通道或其他通道，但以失败告终。研究的线虫蛋白是水通道AqpZ和甘油通道GlpF。通过对计算机产生的图像进行平行比较，研究人员发现这些通道在本质上似乎是相同的。贝克曼研究组推动甘油通过通道，并计算动能、寻找阻止这个过程的障碍物。
在过去，尽管在结晶这些蛋白后发现通道尺寸有轻微的差别，但是研究人员认为能够通过诱导周围氨基酸创造出甘油通道所需的疏水或半疏水层来操纵这些通道。如果这种操作能够成功将会为相关疾病治疗药物创造出新的靶标。
但是，新的研究表明两种通道周围的氨基酸根本就是相同的。因此，目前这个研究组正在寻找除氨基酸层以外的使通道尺寸改变的力量（生物通记者杨淑娟）。
