生体病態生理
その他のトピック
アクアポリン：水チャネル
水は、脂質二重層を介して拡散することによ 最初のアクアポリンの機能的特徴は1992年に報告されたが、いくつかのタイプの上皮細胞の浸透圧透過性が原形質膜を通る単純な拡散によって説明するには大きすぎるため、その前に水路が存在することが疑われた。
単一のヒトアクアポリン-1チャネルは、毎秒約3億の水分子の速度で水の輸送を容易にする。 このような輸送は、一般的な浸透圧勾配に従って、双方向であるように見える。
古典的なアクアポリンは、細胞膜を横切って溶質のない水を輸送し、排他的な水路であるように見え、膜をイオンまたは他の小分子に浸透させない。 あるaquaporins-aquaglyceroporinsとして知られていて-グリセロールおよび少数の他の小さい分子と水を運びます。
アクアポリンファミリー
これまでに10以上の異なる哺乳類アクアポリンが同定されており、追加のメンバーが存在すると疑われている。 密接に関連する水路タンパク質は、植物、昆虫および細菌から単離されている。 人間の赤血球からのAquaporin-1は発見されるべき最初で、おそらく最もよく調査されます。
それらのアミノ酸配列の疎水性プロットは、右のaquaporin-1のモデルに描かれているように、aquaporinsは六つの膜貫通セグメントを持っていることを予測します。
アクアポリン-1を用いた研究によると、アクアポリンはホモテトラマーとして原形質膜に存在するようである。 各aquaporinの単量体は水路を形作るために一緒に折る二つのhemi気孔を含んでいます。
異なるアクアポリンは、グリコシル化の異なるパターンを有する。 Aquaporin-1の場合には、ペプチッド背骨は大体28kDaであり、グリコシル化された形態は固まりの40から60kDaまで及ぶ。 ほとんどのアクアポリンは、細胞質ループの一つにプロテインキナーゼaリン酸化モチーフを有しており、分子に対する調節機能を持つと考えられている。
アクアポリン発現のパターン
アクアポリンのそれぞれは、組織間および発達中に本質的にユニークな発現パターンを有する。 これらの属性と重要な潜在的または既知の機能のいくつかの概要は、次の表に示されています。
| 発現の主要なサイト | ||
|---|---|---|
| Aquaporin-0 | 目：レンズ繊維細胞 | レンズ内の流体バランス |
| アクアポリン-1 | 赤血球 | 浸透保護 |
| 腎臓: proximal tubule | Concentration of urine | Eye: ciliary epithelium | Production of aqueous humor | Brain: choriod plexus | Production of cerebrospinal fluid | Lung: alveolar epithelial cells | Alveolar hydration state |
| Aquaporin-2 | Kidney: collecting ducts | Mediates antidiuretic hormone activity |
| Aquaporin-3 * | Kidney: collecting ducts | Reabsorbtion of water into blood |
| Trachea: th> | ||
| アクアポリン-4 | 腎臓：収集管 | 水の再吸収 |
| 脳：上衣細胞 | CSF流体バランス | |
| 脳：視床下部 | osmosensing機能か。 | |
| アクアポリン-5 | 唾液腺 | 唾液の産生 |
| 涙腺 | 涙の産生 | |
| アクアポリン-6 | 腎臓 | 非常に低い水 | 非常に低い水 | 非常に低い水 | 非常に低い水 | 非常に低い水 | 非常に低い水 | 非常に低い水 | 非常に低い水 | 非常に低い水 | 非常に低い水 | 非常に低い水 | 非常に低い水 | 非常に低い水透磁率;機能か。 |
| アクアポリン-7* | 脂肪細胞 | |
| 脂肪細胞からグリセロールを輸送 | ||
| 精巣および精子 | ||
| アクアポリン-8 | 精巣、膵臓、肝臓、その他 |
/td> |
| アクアポリン-9* | 白血球 | |
| *アクアグリセロポリン | ||
アクアポリンは非常に広く分布しており、異なるアクアポリン-重要な専門分野。
アクアポリンを介した水輸送のいくつかの興味深い重要な特徴は、腎臓の収集管を並べる主な細胞に示されています。 これらの管を通って流れる水は尿で続き、無効にされるか、または上皮を渡ってそして血に再び再吸収することができます。 上皮細胞が強く水の再吸収を刺激する抗利尿ホルモンを見ない限り、再吸収は本質的にゼロである。 収集ダクト細胞は、少なくとも二つのaquaporinsを発現しています:
- アクアポリン-2は合成されるが、抗利尿ホルモンの不在では、細胞質内の膜小胞のプールに存在する。 細胞内のその受容体への抗利尿ホルモンの結合は、アクアポリン-2遺伝子の転写を刺激するだけでなく、アクアポリン-2の細胞内プールを頂端膜に挿入 セルは、ダクトの内腔から効率的に水を取り込むことができるようになりました。
- アクアポリン-3は、細胞の基底外側膜で構成的に発現される。 水がaquaporin-2チャネルを通って細胞に氾濫するとき、aquaporin-3チャネルを通って細胞を急速に出、血に流れることができます。
アクアポリンと疾患
無数の生理学的プロセスにおける水輸送の重要性を考慮すると、アクアポリン遺伝子の病変またはアクアポリンの後天性機能不全がいくつかの疾患状態を引き起こすか、または寄与する可能性があることが期待される。 このような接続の検索はまだ早いですが、病気の二つの明確な例は、アクアポリンの欠乏に起因するものとして同定されています:
- アクアポリン-2遺伝子の変異は、ヒトにおける遺伝性腎性尿崩症を引き起こす。
- aquaporin-0遺伝子の突然変異を不活性化するためのホモ接合マウスは、先天性白内障を発症する。
- 成人発症肥満は、おそらく加水分解トリグリセリド店からグリセロールを輸送する非効率性のために、変異int he aquaporin-7遺伝子を不活性化するためのホモザ
アクアポリン-1の重度または全欠乏症で少数の人々が確認されています。 興味深いことに、それらは臨床的に影響を受けていないように見えますが、水不足の条件下では検査されていません。 Aquaporin-1の目標とされた欠失のマウスはまた液体制限されていなければ正常、健康なようで、その場合厳しくhyperosmolarになります。
参考文献とレビュー
- Borgnia M,Nielsen S,Engel A,Agre P:aquaporin水路の細胞および分子生物学。 Ａｎｎｕ Ｒｅｖ Ｂｉｏｃｈｅｍ６ ８：４ ２ ５，１ ９ ９ ９．
- deGroot BL,Grubmuller H:生物膜を横切る水透過:アクアポリン-1およびGlpFのメカニズムとダイナミクス. サイエンス294:2353, 2001.Ｈｉｂｕｓｅ Ｔ，Ｐｒｏｃ Ｎａｔ Ａｃａｄ Ｓｃｉ（ＵＳＡ）１ ０ ２：１ ０ ９ ９ ３，２ ０ ０ ５．
- キングLS、Agre P：アクアポリン水路の病態生理。 Ａｎｎｕ Ｒｅｖ Ｐｈｙｓｉｏｌ５ ８：６ １ ９，１ ９ ９ ８．
- Knepper MA,Inoue T:バソプレシンによるアクアポリン-2水路人身売買の調節。 Ｃｕｒｒ Ｏｐｉｎｉｏｎ Ｃｅｌｌ Ｂｉｏｌ９：５ ６ ０，１ ９ ９ ７．
- Lee MD,King LS,Agre P:臨床医学における水チャネルタンパク質のaquaporinファミリー。 医学76:141,1997.
- Preston GM、Carroll TP、Guggino WP Agre P：赤血球CHIP28タンパク質を発現するアフリカツメガエル卵母細胞における水チャネルの出現。 Ｓｃｉｅｎｃｅ２ ５ ６：３ ８ ５，１ ９ ９ ２．
- 佐々木S、石橋K、マルモF：Aquaporin-2および-3：腎臓収集管に共局在するaquaporinファミリーの二つのサブグループの代表者。 Annu Rev Physiol60:199,1998.