红细胞膜上的 28 kDa 杂带:彼得·阿格雷用非洲爪蟾卵水化破裂证实水通道
1992 年 4月17日 · 非洲爪蟾卵母细胞(Xenopus Oocytes)、注射微针与低渗(70 mOsm)渗透压缓冲液培养皿
你知道吗?
生命对水的高速渴望,绝不是靠脂膜缝隙里渗出的几滴施舍,而是由专门的蛋白闸门轰然大开。
过去一个多世纪,生理学家普遍假设水分子由于体积极其微小且不带净电荷,是直接穿过细胞膜疏水脂质双分子层缓慢扩散进出细胞的。然而,红细胞在毛细血管中经历剧烈渗透压变化时的瞬间形变速率,以及肾小管上皮细胞惊人的每日上百升水重吸收通量,在物理化学扩散速率定律下完全无法得到合理诠释。
1988年约翰斯·霍普金斯大学的血液学家彼得·阿格雷(Peter Agre)在从红细胞膜上提纯恒河猴Rh血型抗原多肽时,凝胶电泳条带旁总顽固地伴随着一条丰度极高的28 kDa“杂质”条带。阿格雷没有将其视作垃圾抛弃,而是纯化并测定了其氨基酸序列,将其命名为CHIP28(后更名为AQP1)。
为了铁证其生物学功能,阿格雷团队设计了一个极具视觉震撼力的对照实验:他们取来天然水渗透率极低的成熟非洲爪蟾(Xenopus laevis)卵母细胞,用超细玻璃显微注射针向一部分卵细胞内注入转录好的CHIP28 cRNA,另一部分注入等体积无菌水作为阴性对照。
将两组卵细胞同时转移至70 mOsm的低渗缓冲液中,对照组卵母细胞在数小时内几乎毫无变化;