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第46讲 水之通道——阿格雷博士与水通道的发现
作者: 发布日期:2018/04/30 点击量:


提要:Agre博士在提纯Rh蛋白质时,发现了一种“污染物”——存在于红细胞上的另一种蛋白质。幸好他没有扔掉这个蛋白质,否则,他就与水通道擦肩而过了。


阿格雷 Peter Agre (1949- )

阿格雷(Peter Agre,1949- )博士于1949年出生于美国明尼苏达州小城诺斯菲尔德。1974年在约翰·霍普金斯大学医学院获博士学位。他是一名血液病学家,现为约翰·霍普金斯大学医学院生物化学与医学教授。

有一种病叫做新生儿溶血症,如果Rh阴性血的母亲所怀的胎儿为Rh阳性血,那么胎儿就有可能因溶血而死亡。Agre博士主要研究妊娠期Rh抗原的不相容性,在与同事一起提纯Rh蛋白质时,他发现了一种“污染物”——存在于红细胞上的另一种蛋白质。

针对这个“污染物”,阿格雷博士这样说到:“按照常理,最明智的做法就是扔掉这个蛋白质,去做更重要的工作。”幸亏他没有按照常理出牌,否则,他就会与一个重大发现失之交臂。接下来的研究中,他与助手发现,这种“神秘”的膜蛋白在人类的肾脏和植物中普遍存在。这引起了他的好奇,为什么呢?正是这好奇心,引发了阿格雷博士的一个重大发现。

1988年,阿格雷从红细胞和肾小管中分离出一种未知功能的新的膜蛋白。1991年,经过N-端肽链测序和整个cDNA序列测定,阿格雷获得了蛋白氨基酸序列结构,此时的他敏锐地意识到,这很可能就是大家一直在寻找的“水通道”。不久,他就通过实验证明了这一点。实验是用爪蟾属卵母细胞进行的,在卵母细胞中表达出这种蛋白,然后将细胞放入低渗介质,卵母细胞在低渗介质中很快溶胀,这说明,水分子大量进入卵母细胞,导致了这个结果,从而证明了这种蛋白就是“水通道”。2000年,他公布了世界上第一张水通道蛋白的高清晰度立体照片,揭示了这种蛋白质的特殊结构,正是这种特殊结构,才只允许水分子通过。

水通道广泛存在于动物、植物及微生物中,种类繁多,仅人体就有11种。我们的肾脏,每天需要从原尿中再吸收150-200L水,这都是水通道蛋白的功劳。水通道蛋白水平的升高和降低与肾源性糖尿病以及充血性心衰等疾病都有关。另外,水通道在呼吸系统中参与维持水的动态平衡,在脑脊液的生成,眼及其他腺体中都具有重要的生理作用。

水通道的发现,开启了细菌、植物和哺乳动物水通道在生物化学、生理学和遗传学方面的研究之门,具有重大的科学意义。凭借敏锐的观察能力,阿格雷发现了水通道,由此赢得了2003年的诺贝尔化学奖。

我们的细胞还有哪些通道呢?