水通道在雄性生殖系统表达的研究进展论文

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1、水通道在雄性生殖系统表达的研究进展论文.freelajorintrinsicprotein’MIP），迄今为止，已在细菌、酵母、植物、昆虫和脊椎动物中发现至少50余种水通道。世界上第一个哺乳动物的水通道是由Agre等于1988年发现的，1991年确定了其反向转录脱氧核糖核酸（cDNA）顺序1，随后进行了功能鉴定，证明了其协助细胞转运水的作用。AQP0（MIP26）2主要表达在眼晶状体，其基因变异可导致白内障。AQP1（CHIP28）3分布极其广泛，在肾、肺、眼、血管、生殖道、消化道等上皮都有表达。AQP24只局限于肾集合管主

2、细胞内，并受血管加压素的调节。AQP35在肾等多种组织有表达，其特点是不仅能够转运水，也能转运甘油。AQP46主要表达在脑，但在肾及呼吸道等多种组织亦有表达。AQP57只见于唾液腺、泪腺等腺体组织。AQP68其水通道活性类似AQP0，但选择性表达在肾。AQP7和AQP89，10主要见于睾丸中处于不同生长阶段的精子细胞中。AQP911见于人外周血白细胞、肝脏、肺脏和脾脏等，但未见于胸腺。二、水通道分子结构及生化特性AQP家族的基本结构是一个单肽链（图1），含有6个跨膜区域及5个环，B、D环及羟基、氨基末端均在细胞内A、C、E环

3、定位于质膜外侧。B、E环显著疏水，A环有N-连接糖基化部位。整个分子为两个重复部分，在序列上是相似的，在膜上特此呈180中心对称排列，水通道的这种结构或许可以解释其在水的吸收与分泌两个运动方向上所起的作用。B、E环含有Asn-Pro-Ala(NPA)重复串连序列，这是该蛋白家族成员所共同具有的、高度同源的特征性序列，E、B环的任何变异都会引起水通道活性的下降。定位在AQP1的E环NPA序列前有一半胱氨酸（C-189），被认为是AQP1的汞抑制部位。汞离子和有机汞可以通过与C-189结合而堵塞这个孔或破坏这个孔，在汞不敏感的A

4、QP4的相应部位则无半胱氨酸的存在12，13。水通道是由4个对称排列的圆筒状亚基包绕而成的四聚体，已证明这4个亚基作为水通道的作用都是独立的，但四聚体的结构对于维持单个亚基的位置是重要的。利用高分辨率电镜，人们计算出AQP1晶体的三维结构为沙漏（hourglass）模式：分别位于细胞内外的B、E环向上及向下行，使NPA在浆膜处析叠形成一个单水孔道（图2）。这一结构模型已被最新的电子晶体学所提供的质膜平面图所证实14，15。在整个发育和成熟阶段，睾丸内生殖细胞的结构和代谢都要经历复杂的变化，特别是精子细胞膜有较强的水通透性，它

5、在形成过程中存在活跃的物质代谢及液体交换。附睾具有重吸收、分泌和浓缩的功能，水及相关物质的转运是非常重要的。因此，水通道在睾丸、附睾及其附属性腺的存在是可以理解的，但出人预料的是，在睾丸内生殖细胞存在两种水通道：AQP7和AQP8的表达。（一）睾丸内的水通道Ishibashi小组在1997年利用Northern分析和免疫组化等研究发现，在大鼠睾丸内生殖细胞存在两种水通道蛋白：AQP7和AQP8（附表）。随后又报道了人和小鼠AQP7的表达。AQP7和AQP8都具有该家族蛋白特征性NPA序列，人与大鼠AQP7氨基酸同源性约68%

6、，人AQP7基因包含6个外显子，共6.5kb’内含子大小与AQP3类似，内含子与外显子交界处的核酸序列也与AQP3一致，并位于同一染色体9p13处。AQP7与AQP3的蛋白同源性最高，可达到48%，也能够协助转运甘油和尿素，故认为AQP7与AQP3属同一亚家族。AQP7与AQP8均在睾丸的曲细精管中有丰富的表达，但两种类型的水通道结构和功能有所不同，二者的分布也略有差异：曲细精管内AQP7的表达与生精过程处于不同阶段有关，多分布于生精过程晚期的生殖细胞中，提示其表达可能是时间依赖性的；而AQP8则是持续表达的水通道蛋白，见于

7、每个曲细精管内从初级精母细胞到精子细胞的各级细胞，提示两种蛋白的不同作用。在睾丸中发现有两种水通道的存在，表明了睾丸内生殖细胞成熟、分化和代谢的复杂性，也提示水通道在生精过程乃至受精过程中的重要作用。Ma也报道，除睾丸外，AQP8在小鼠的胃肠道、胎盘和心脏有很强的表达，在肾、肺、腺、脑等多种组织中也有发现，说明AQP8分布极其广泛9，10，16。目前，尚无支持细胞水通道表达的研究报道。值得注意的是，支持细胞除营养生殖细胞外，还参与形成血睾屏障，使曲细精管的基底小室和管腔小室间维持一定的渗透梯度，以利于生精上皮产生的液体向管腔

8、方向排泌；支持细胞本身也分泌大量的管腔液，这些似乎都应该与水通道相关，或许是支持细胞上存在另外的水通道蛋白？这些问题还需进一步研究探讨。（二）附睾、输精管及附属性腺的水通道Brown7利用Western分析和免疫细胞化学方法发现雄性生殖道中输出小管的非纤毛细胞的刷状缘和基底膜存在AQP1，