20o5年12生命科學(xué)研究01。9NO。4Dec。2005綜述?紅細(xì)胞膜蛋白與膜骨架(中南學(xué)院湘雅醫(yī)大學(xué)生化教研室,中國浙江杭州)摘要:近10多年紅細(xì)胞膜領(lǐng)域的研究取得了可觀的進展,在紅細(xì)胞膜蛋白的結(jié)構(gòu)一功能相關(guān)和互相作用以及紅細(xì)胞膜障礙多方面都有新的發(fā)覺和開拓。現(xiàn)主要就國外外有關(guān)報導(dǎo)作一籠統(tǒng)綜述,涉及紅細(xì)胞膜蛋白的組成,功能及其互相作用,紅細(xì)胞膜骨架和紅細(xì)胞膜蛋白癌癥等研究進展。關(guān)鍵詞:紅細(xì)胞;膜蛋白;互相作用;功能障礙;膜骨架中圖分類號:Q592。1;Q513文獻(xiàn)標(biāo)示碼:A文章編號:1007-7847(2005)04-0283-—qin,(stry細(xì)胞膜骨架,ine,UUJun—rsity,,Hunan,China):。
cture-。。tion,—,—ures。:;;;紅細(xì)胞在血液中肩負(fù)著重要的吐故納新功能,從肺運輸氧到組織,再將組織的COz排出。紅細(xì)胞只外覆一層漿膜(。
brane),不含內(nèi)膜與胞核,其胞漿的內(nèi)容物主要是血紅蛋白(Hb)與少量細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)。正常時紅細(xì)胞呈雙凹面圓盤狀,半徑7m,形態(tài)蓬松,能被擠壓通過更小半徑的毛細(xì)血管,循環(huán)血流中能抵抗血管和器官壁的切撓度而不致崩裂。它們這些特有的柔硬度()和變型性();(,2005,9(4):283～291)源自本身的膜結(jié)構(gòu)和細(xì)胞骨架()支撐近十多年來,紅細(xì)胞膜蛋白的結(jié)構(gòu)與功能互相關(guān)系以及紅細(xì)胞膜病()的分子基礎(chǔ)研究取得了很大進展?，F(xiàn)擬就該領(lǐng)域的4面簡略作一綜述,以人紅細(xì)胞為主線,也涉及個別喂奶植物紅細(xì)胞。紅細(xì)胞膜蛋白1紅細(xì)胞膜是一種多成份的復(fù)雜結(jié)構(gòu),屬于由收稿日期:2005—03—30;修回日期:2005。08。06基金項目:中華醫(yī)學(xué)基金會(CMB)捐助項目()作者簡介:盧義欽(1928。),男,湖南衡陽市人,中南學(xué)院湘雅醫(yī)大學(xué)院士,主要從事紅細(xì)胞膜與紅細(xì)胞代謝研究,Tel:0731-—mail:@yahoo。
com;劉俊凡(1934一),女,江蘇南京市人,中南學(xué)院湘雅醫(yī)大學(xué)院士,從事紅細(xì)胞膜與紅細(xì)胞代謝研究。生命科學(xué)研究20o5多種蛋白質(zhì)與脂類組成的單層膜。一般根據(jù)十二羥基氯化鈉一聚丙烯丙酯凝膠電泳(SDS—PAGE)進行分離時它們所在區(qū)帶的遷移率給與命名和序4。14。24。9分子質(zhì)量(kD)血影蛋白——240口血影蛋白——220錨蛋白——206肌動蛋白——期乙酸甘油醛一35酯化醇紅細(xì)胞膜蛋白的SDS-聚丙烯丙酯凝膠電泳圖譜。考馬斯亮蘭染色(血型糖蛋白無法顯示)…Fig。1SDS-th+Cooma。~(own)…紅細(xì)胞膜蛋白通?？煞譃閮纱蠼M:1。1外周蛋白()1。1。1血影蛋白(;Sp)占總膜蛋白的25%一30%,由等量的。Sp(區(qū)帶1)與盧-Sp(區(qū)帶2)兩個亞基組成,二者被不同的基因編碼。每位紅細(xì)胞富含約20盧-Sp拷貝。
與-Sp鏈以反向平行形式纏結(jié),產(chǎn)生異質(zhì)二聚體,前者兩分子再腹部對腹部經(jīng)自身締合而產(chǎn)生四聚體(圖2A)。Sp異質(zhì)二聚體是桿樣可曲屈的細(xì)絲,厚度約為100nm。。Sp的分子質(zhì)量為240kD,攜有20個同源的106個多肽重復(fù)段節(jié)和兩個非同源段節(jié)?？谝籗p的分子質(zhì)量為220kD,攜有17個同源的106個多肽重復(fù)段節(jié),一個含肌動蛋白結(jié)合域的非同源N及一個含酪蛋白乙酸化部位共有序列的非同源C端短段節(jié)。胰蛋白酶的限制性裂解,可將Sp與IIV。和—Sp所含106個同源多肽的段節(jié),可折疊成由3條反向平行段節(jié)組成的螺旋重復(fù)單位,利用短的非螺旋段節(jié)相連(圖2B)。此重復(fù)段節(jié)中的一些多肽高度保守,例女曠第45位的Trp通常不變動,而第26位多肽仍然是Leu。其他保留的親水性多肽則包括第22位(Arg);38位(Asp);72和101位(His)等。通過與膜蛋白的互相作用,Sp肩負(fù)的功能在維持紅細(xì)胞的正常形態(tài),調(diào)節(jié)整合膜蛋白的側(cè)向運動,并為脂單層提供結(jié)構(gòu)支撐。在非幼紅細(xì)胞系細(xì)胞,Sp則涉及質(zhì)膜蛋白局部含量的促使或維持,參與細(xì)胞交叉()產(chǎn)生的初期階段以及調(diào)節(jié)分泌水泡步入質(zhì)膜。
編碼人紅細(xì)胞與口。Sp長cDNA己被分離和鑒別。。Sp基因的染色體定位在lq22一q23,其全長約80kb,共有52個外顯子,可編碼2429個多肽殘基,預(yù)測抒發(fā)產(chǎn)物的分子質(zhì)量為280kD?？?。Sp基因的染色體定位在14q23一q24—2,其全長逾100kb,約有32個外顯子,可編碼2137個多肽殘基,預(yù)測抒發(fā)產(chǎn)物的分子質(zhì)量為246kD。1。1。2錨蛋白(;區(qū)帶2。1)",區(qū)帶2。1是在搜救紅細(xì)胞膜Sp的膜附著位點時發(fā)覺的,被命名為錨蛋白。先前曾將包括區(qū)帶2。1,2。2和2。3在內(nèi)的整個家族也稱為錨蛋白,但現(xiàn)已棄用。人錨蛋白屬于不對稱的極性蛋白質(zhì),分子質(zhì)量為206kD,富含1881個多肽殘基。它是分子大小不同蛋白質(zhì)的混和物,由3域一從Pro2擴延到,富含同區(qū)帶3管蛋白()結(jié)合的位點;2)中央62kD結(jié)構(gòu)域一從開始細(xì)胞膜骨架,中止于或或二者。它富含同盧-Sp及中間細(xì)絲蛋白[波形蛋白()與肌纖維蛋白()】結(jié)合的位點,以此將Sp錨定在胞膜上;3)調(diào)節(jié)域一由剩余的495—499端多肽組成。
它參與廣泛的選擇性mRNA加工并調(diào)諧錨蛋白同Sp端結(jié)構(gòu)域可影響錨蛋白的流體動力學(xué)性質(zhì),且對蛋白酶極為敏感。提示該結(jié)構(gòu)域的組裝較松散,其最末端的20kD血影蛋白(Sp)的自身締合模式(A)Sp異質(zhì)二聚體的產(chǎn)生,。Sp端以反向平行形式互相作用,產(chǎn)生異質(zhì)二聚體。從而兩個二聚體又以腹部對腹部形式互相作用,以產(chǎn)生Sp四聚體;(B)一Sp自身締合接觸部位的三股螺旋模型以及4個相鄰的。Sp重復(fù)單住。各類符號(如口口,等)表明在遺傳性橢圓形紅細(xì)胞腎炎(HE)或遺傳性熱變異形紅細(xì)胞癥(HPP)病人中確認(rèn)的遺傳缺損。箭頭所指為伴有不同突變的Sp分子內(nèi)胰蛋白酶異常裂解位點161。Fig。f-(A)imer。TheN?！猼o。:(B)the。
(e。g。口口,etc。)(HE)(HPP)。-'fOWS【6],可能呈尾狀從錨蛋白分子伸開。1。1。3蛋白4。1約占膜蛋白的6%。凝膠電泳時可將它分成4。1a和4。1b兩個同源型(),分子質(zhì)量各為80kD和78kD。4。1基因定位于第1號染色體,緊靠Rh蛋白座位。它常遭到細(xì)胞分化和組織特異的選擇性mRNA加工。蛋白4。1具有兩項重要功能:1)其l0kD的Sp結(jié)合域同一Sp端區(qū)互相作用以促使sp與肌動蛋白結(jié)合;2)其N端結(jié)構(gòu)域則同血型糖蛋白C(GPC)和脂單層的內(nèi)半小葉(—)帶負(fù)電荷糖類結(jié)合,從而使Sp四聚體的遠(yuǎn)端附著于紅細(xì)胞膜。
1。1。4肌動蛋白(actin;區(qū)帶5)分子質(zhì)量為42kD,是胸肌收縮和細(xì)胞運動的重要蛋白質(zhì)。每位紅細(xì)胞富含40—50動蛋白單體。它在紅細(xì)胞膜內(nèi)可能產(chǎn)生由l2。14個單體組成的F一肌動蛋白短原絲,長約3040nm。盧?肌動蛋白參與交叉復(fù)合物(。plex;JC)的產(chǎn)生(見下節(jié))。1。1。5蛋白4。2在紅細(xì)胞內(nèi)它攜有與Sp或錨蛋白相同的拷貝數(shù)量。它可與區(qū)帶3的胞漿域,錨蛋白和蛋白4。1等締合,其功能尚不清楚。如完全缺位蛋白4。2導(dǎo)致球狀。卵形紅細(xì)胞癥與溶血性腎炎,提示它對維持紅細(xì)胞膜的完整性起到一定作用。1-2整合蛋白()I。2。I區(qū)帶3(band3)為紅細(xì)胞的主要跨膜蛋白質(zhì),約占總膜蛋白