[发明专利]用松弛素调节水孔蛋白

说明书

本发明是关于调节水孔蛋白（aquaporin）通道的方法。特别是提供了通过给予松弛素来调节哺乳动物组织中水孔蛋白通道的方法。

背景

水孔蛋白家族

水孔蛋白是一族小的(24-30kDa)致孔性膜整合蛋白，其特征是具有可选择性允许水分子或其他非荷电小分子借助渗透压梯度通过的6个跨膜螺旋体。这些蛋白形成四聚体，其中每个单体构成一个单孔。水孔蛋白家族最初是按照哺乳动物晶状体的主要内在蛋白（MIP）来命名的，现称为AQP0。后来这些MIP同系物显示出具有水通道功能，于是这一族蛋白就采用了水孔蛋白这样一个专用名称。水孔蛋白家族在所有生物界中均有存在，包括古细菌、真细菌、真菌、植物和动物。只允许水通过的MIP同系物被称作水孔蛋白，而允许水及甘油通过的则被称作水甘油通道蛋白（aquaglyceroporins）。脊椎动物中已鉴定出11个不同的水孔蛋白，分别对应于人类蛋白AQP0-AQP10。其中，7个水孔蛋白(AQP0、AQP1、AQP2、AQP4、AQP5、AQP6、AQP8)被认为是促进哺乳动物水转运的经典水孔蛋白。其他4个水孔蛋白(AQP3、AQP7、AQP9、AQP10)是促进哺乳动物甘油转运的，因而被归入GLP亚族。在大肠杆菌、酵母和植物中发现了其他一些水孔蛋白(Kruse等(2006)，Genome Biology 7(2)(206):1-6)。

被广为描述的水孔蛋白家族第一个成员是人红细胞膜上通道样的整合膜蛋白。此蛋白原被称作28kDa蛋白分子量的CHIP28。基于功能分析该蛋白后来被重新命名为水孔蛋白-1(AQP1)。根据AQP1的蛋白一级序列分析预测其具有6个跨膜螺旋(I-VI)，由5个环相联结(环A-E)。环A、C、E在细胞外，环B、D在细胞内。此外，这个蛋白内部有两个串联的重复结构，大致覆盖了蛋白的氨基端和羧基端。每个重复结构包含了3个跨膜螺旋，由一个高度保守的环（分别为环B和环E）连着第二个跨膜螺旋。此环含有保守的特征性氨基酸片段天冬酰胺-脯氨酸-丙氨酸(NPA)。环B和环E形成短的α螺旋，该短螺旋再绕回膜面，其中环B从胞质一侧进入胞膜，环E则是从胞外一侧。于是形成了第七个跨膜域，其中的两个NPA盒子被置于180度顶对顶的位置，在蛋白质性质的孔中形成水性通道。由于所有水孔蛋白在结构上相关而且具有高度相似的共有区域，特别是在成孔区域，因而很可能有着相似的运输机制。由环B和环E形成的疏水性区域被认为与底物专一性和/或分子大小限制有关。水孔蛋白单体中的通道里，排列着保守的疏水性残基，可让水分子以单列氢键链的形式快速转运。孔道中有两处收缩位点，即，含有保守的精氨酸残基(Arg195)的芳香区形成了孔道中最狭窄的部分，而高度保守的NPA基序形成第二个过滤部，在该位点单个水分子与天冬氨酸的两个侧链发生相互作用。由于在水分子与NPA区域之间有直接的相互作用，双极的水分子在通过孔道时发生180度的旋转。两个过滤区域构成了静电屏障，阻止质子的通过。在人AQP1中，有一个疏水的苯丙氨酸侧链(Phe24)伸入到孔道里，增强了通过的单个水分子与NPA环之间的相互作用。实际上，Phe24起着排阻筛的作用，阻止了像甘油这样的大分子通过AQP1。人水孔蛋白的水通透性估计介于AQP0的0.25×10^-14cm³/sec到AQP4的24×10^-14cm³/sec之间。然而，水孔蛋白被认为在不同组织、器官及发育阶段中具有不同的渗透压调节和水跨膜运动的需求。哺乳动物中，水孔蛋白位于需要高速率水流的上皮组织，如肾脏集合管、肺毛细血管、唾液腺分泌细胞。此外，哺乳类水孔蛋白在转录调节、转录后调节和亚细胞分布方面有所不同(Kruse等，(同上))。

水肿