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水通道蛋白在消化系统的表达与调节

水对消化系统的分泌、吸收和排泄,以及维持整个机体的水平衡起着重要作用。近年研究发现,消化道水通道蛋白大量表达,提示细胞内外的水分子除以简单的跨膜扩散方式通过脂质双分子膜外,还可能存在特异跨膜转运蛋白的快速转运机制。
至少有 8 种水通道蛋白在消化系统表达,包括:AQP1、AQP3、AQP4、AQP5、AQP8、AQP 9、AQP10、AQP11、AQP12。
水通道蛋白的调节就目前研究来讲分为长期调节和短期调节两种方式。长期调节作用是指在转录水平使 AQP 合成增多,mRNA 和蛋白质表达增加。短期调节是指水通道蛋白在内环境某些因素的调节下活性改变或功能性水通道的数目发生变化。目前认为主要有两种机制参与水通道的短时调节:磷酸化机制和“穿梭机制”。
水通道蛋白表达的异常与疾病的关系已有诸多报道,近来有研究表明在肝硬化的小鼠腹膜AQP1 蛋白及其 mRNA 的表达下调,提示 AQP1 可能在腹水形成的过程中起重要作用。在对鼠的大肠炎模型和人的溃疡性结肠炎、Crohn,s 病、感染性结肠炎研究中发现,AQP4、AQP 7、AQP8 表达下调,结果表明鼠和人的结肠损伤都与水通道蛋白的表达下调有关。有研究证实 AQP3 表达于正常结肠表面上皮,但 AQP1、3、5 却同时表达于结肠癌组织、结肠癌细胞系甚至转移肿瘤细胞中,并且与结肠癌发展的早期阶段有关,推测 AQPs 在早期结肠癌的发生中起了重要的作用,可能具有致癌特性。研究表明 AQP8 基因只表达于正常组织,而在结肠腺瘤、结肠癌和癌细胞系中没有表达。
在另一项研究中发现胰腺癌细胞系中 AQP8 的表达也明显减少。因此,AQP8 蛋白可作为完全分化上皮的标志,而在以未分化上皮为主的肿瘤细胞中则下调。
自从发现水通道蛋白以来,其结构、表达、调节及相关功能作用的研究已取得了系列性、阶段性进展,但对水通道蛋白在水转运过程中的确切分子机制尚不清楚。随着研究的进一步深人,其生理作用及调节机制会更加释然,且对水代谢相关疾病的认识也会有更大的提高,并有可能为其临床治疗提供新的理论依据及开拓新的方法和途径。
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