AQP1,即水通道蛋白1,是一种负责快速跨生物膜被动转运水的糖蛋白。它属于水通道蛋白家族,这一家族的成员在不同的上皮组织中表达,并表现出复杂的发育模式。AQP1在维持细胞内外水平衡、调节细胞体积、分泌和吸收等方面发挥着重要作用。在哺乳动物中,AQP1基因定位于染色体7p14,编码一个具有6个潜在的跨膜结构域和5个连接环的蛋白质。该蛋白质的氨基酸序列中包含NPA-NPG基序,这是水通道蛋白的典型特征[5]。
在多种疾病模型中,AQP1的基因敲除(AQP1-KO)导致了多种异常。例如,在细胞培养模型中,AQP1-KO导致神经炎症、细胞增殖和迁移异常、巨噬细胞浸润等。在动物模型中,AQP1-KO导致上皮细胞分泌紊乱、羊水过多、尿液浓缩功能缺陷、疼痛感知受损,以及心血管、胃肠道、肝胆和肾脏功能异常,以及胎盘和胚胎发育异常。这些结果表明,AQP1可能在多种人类疾病的治疗和预防中发挥作用[2]。
AQP1的表达受到多种因素的调节。例如,在人类腹膜透析液中,pH值的升高可以通过激活SPIB转录因子来上调AQP1的表达[3]。此外,在绒毛外滋养层细胞中,精氨酸加压素和环磷酸腺苷激动剂也可以上调AQP1的表达[4]。这些发现表明,AQP1的表达可能受到多种信号的调控,从而在维持细胞内外水平衡方面发挥重要作用。
在治疗方面,AQP1基因治疗在治疗放射性口干症方面具有潜在的应用价值。例如,使用CRISPR-Cas9基因编辑技术可以提高HEK293和MDCK细胞系中AQP1基因的表达[1]。此外,超声辅助的非病毒基因转移技术也可以将AQP1基因有效地传递到受辐射的小型猪腮腺中,从而恢复唾液分泌[6]。这些研究表明,AQP1基因治疗可能在放射性口干症的治疗中发挥作用。
总之,AQP1是一种重要的水通道蛋白,参与维持细胞内外水平衡、调节细胞体积、分泌和吸收等方面。AQP1的表达受到多种因素的调节,并且在多种疾病模型中发挥了重要作用。此外,AQP1基因治疗在治疗放射性口干症方面具有潜在的应用价值。因此,深入研究AQP1的生物学功能和疾病发生机制,对于开发新的治疗方法具有重要意义。
参考文献:
1. Wang, Zhimin, Wang, Yaohe, Wang, Songling, Hu, Baoli, Passineau, Michael J. 2017. CRISPR-Cas9 HDR system enhances AQP1 gene expression. In Oncotarget, 8, 111683-111696. doi:10.18632/oncotarget.22901. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29340084/
2. Hua, Ying, Ying, Xinxin, Qian, Yiyu, Xie, Ailan, Zhu, Xueqiong. 2019. Physiological and pathological impact of AQP1 knockout in mice. In Bioscience reports, 39, . doi:10.1042/BSR20182303. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31023968/
3. Zhai, Yihui, Xu, Hong, Shen, Qian, Liu, Jialu, Liu, Jiaojiao. 2018. pH-mediated upregulation of AQP1 gene expression through the Spi-B transcription factor. In BMC molecular biology, 19, 4. doi:10.1186/s12867-018-0104-9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29554889/
4. Belkacemi, Louiza, Beall, Marie H, Magee, Thomas R, Pourtemour, Margaret, Ross, Michael G. 2008. AQP1 gene expression is upregulated by arginine vasopressin and cyclic AMP agonists in trophoblast cells. In Life sciences, 82, 1272-80. doi:10.1016/j.lfs.2008.04.014. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18538351/
5. Moon, C, Williams, J B, Preston, G M, Jenkins, N A, Agre, P. . The mouse aquaporin-1 gene. In Genomics, 30, 354-7. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8586439/
6. Wang, Z, Zourelias, L, Wu, C, Trombetta, M, Passineau, M J. 2015. Ultrasound-assisted nonviral gene transfer of AQP1 to the irradiated minipig parotid gland restores fluid secretion. In Gene therapy, 22, 739-49. doi:10.1038/gt.2015.36. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25871828/