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氨基酸转运载体的研究

摘要:氨基酸转运载体是介导氨基酸跨膜转运的膜蛋白,在氨基酸营养机体细胞

和神经调节过程中起着重要作用;而且,其功能异常会导致严重的氨基酸吸收和

代谢障碍性疾病,也具有重要的病理学意义。本文就近年来关于中性氨基酸、酸

性氨基酸和碱性氨基酸转运载体家族成员及其组织分布、分子生物学特征、生理

功能和病理学意义等研究进展进行了综述。

关键词:氨基酸转运载体;中性氨基酸;酸性氨基酸;碱性氨基酸

早在20世纪60年代,人们就开始通过制备膜泡和培养艾氏(Ｅｈｒｌｉｃｈ)

腹水瘤细胞、红细胞等手段陆续发现了Ａ型、Ｌ型和β型等多种氨基酸转运载体

[1]。虽然大多数氨基酸转运系统尚未在分子水平上阐明,但是通过克隆编码特定

转运载体蛋白的ｃＤＮＡ,极大地加深了人们对氨基酸转运载体生理功能和病理

学意义的了解。研究表明,氨基酸转运载体既是氨基酸作为营养素从机体胞外进

入胞内的通道,也是氨基酸进出胞内完成神经细胞兴奋、抑制等重要细胞功能的

通道。氨基酸转运载体也与胱氨酸尿症、范科尼(Ｆａｎｃｏｎｉ)综合症、哈氏

遗传性疾病(Ｈａｒｔｎｕｐｄｉｓｏｒｄｅｒ)和家族性肾原性亚甘氨酸尿症

等氨基酸吸收障碍病密切相关[2,3]。ｃＤＮＡ克隆技术是研究和认识氨基酸转

运系统的有效手段,最初用于研究哺乳动物Ｎａ+依赖性高亲和性谷氨酸转运系

统,即Ｘ-ＡＧ型酸性氨基酸转运载体[4],并基于与谷氨酸转运蛋白序列相似性,

发现了转运丙氨酸、丝氨酸和半胱氨酸的Ｎａ+依赖性转运蛋白,即ＡＳＣ型中性

氨基酸转运载体[5]。最终,发现了中性和酸性氨基酸转运载体家族。迄今,已经

形成了庞大的中性、酸性和碱性氨基酸转运载体家族。以下就各转运载体系统的

研究进展做一综述

1氨基酸转运载体系统分类

氨基酸转运载体系统一般以其底物分为中性酸性和碱性氨基酸转运载体系统,或

者以对Ｎａ+的依赖性分为Ｎａ+依赖性和Ｎａ+非依赖性转运系统(见表

1)[3,6]。Ｎａ+依赖性转运系统利用质膜上以Ｎａ+电化学势梯度形式储存的自

由能逆浓度梯度从胞外转运氨基酸底物进入胞内,因此,这些转运载体具有强大

的动力从胞外转运氨基酸至胞内[3]。Ｎａ+依赖性氨基酸转运系统包括Ａ型、Ａ

ＳＣ型、Ｂ0型、ＸＡＧ-型、Ｂ0,+型和β型等转运载体;Ｎａ+非依赖性氨基

酸转运系统包括转运中性氨基酸的Ｌ型、转运小型中性氨基酸的ａｓｃ型,选择

性转运芳香族氨基酸的Ｔ型、选择性转运碱性氨基酸的ｙ+型,转运碱性和中性氨

基酸的ｂ0,+和ｙ+Ｌ型以及转运胱氨酸和谷氨酸的ｘｃ-型[6]等转运载体。

2中性氨基酸转运载体家族

中性氨基酸转运载体家族成员最多,也是研最多的氨基酸转运家族,包括Ｂ0型、

Ａ型、Ｎ型、

ＡＳＣ型、Ｇ型、β型、ｙ+Ｌ型等Ｎａ+依赖性转运载体和Ｌ、ａｓｃ、Ｔ、ｂ

0,+等Ｎａ+非依赖性转运载体。其中以Ｂ0型、Ａ型Ｎ型转运载体研究较多。

2.1Ｂ0型中性氨基酸转运载体

Ｂ0型转运载体分布在上皮细胞刷状缘膜,主要转运中性氨基酸,具有广泛的底

物选择性,在ｐＨ值低于5.5时,还能转运Ｌ-Ｇｌｕ[7]。Ｂ0型转运载体可分为

Ｂ0ＡＴ1和Ｂ0ＡＴ2两个亚型。Ｂ0ＡＴ1亚型载体的基因首先从小鼠肾脏克隆

得到[7],Ｂ0ＡＴ1载体能转运所有的中性氨基酸,特别对亮氨酸、异亮氨酸、蛋

氨酸和缬氨酸等大型脂肪族氨基酸的最大转运效率较高,而对其他亲水性氨基酸

的效率则较低,仅为亮氨酸最大转运效率的一半。原位杂交结果[8]表明,Ｂ0ＡＴ

1载体主要在肾脏和肠道表达,在肾脏近曲小管Ｓ1和Ｓ2段外皮层呈高表达,在

小鼠空肠和回肠粘膜上皮大量表达,十二指肠表达较少,结肠则不表达。Ｂ0ＡＴ1

主要在肾脏近曲小管和小肠吸收氨基酸,在肾脏近曲小管近端为中性氨基酸低亲

和性转运载体,而远端则为高亲和性原位杂交结果[8]表明,Ｂ0ＡＴ1载体主要

在肾脏和肠道表达,在肾脏近曲小管Ｓ1和Ｓ2段外皮层呈高表达,在小鼠空肠和

回肠粘膜上皮大量表达,十二指肠表达较少,结肠则不表达。Ｂ0ＡＴ1主要在肾

脏近曲小管和小肠吸收氨基酸,在肾脏近曲小管近端为中性氨基酸低亲和性转运

载体,而远端则为高亲和转运载体。Ｙａｍａｓｈｉｔａ等[9]报道了Ｂ0ＡＴ1

载体的蛋白质结构,该蛋白具有12个跨膜螺旋区,螺旋区1和6构成了底物转运

通道的核心部分,具有多个高度保守的残基,并在螺旋区1和6发现了两个Ｎａ+

结合位点,从蛋白质结构上解释了与Ｎａ+协同转运而不与Ｃｌ-协同转运的原因。