基因组医学、染色体组和人类疾病基因（8）

基因组医学、染色体组和人类疾病基因（8） 基因组医学、染色体组和人类疾病基因(8) 现代临床医学生物工程学杂志2005年第11卷第2期157 . "医学生物信息学专题杂志"专栏? 基因组医学,染色体组和人类疾病基因(8) 细胞信号转导(signalTransd.ti.)的研究是当前细胞生命活动研究的重要课题.细胞信号转导的结 构,功能,途径的异常在癌症,心血管疾病,糖尿病和大多数疾病中起重要作用.对细胞信号转导机制的了 解.已成为创新药物,防病治病的关键.细胞信号转导不是一门单一学科,而是多种学科,如细胞学,生物 生物物理学和药理学等多学科的交叉学科. 化学, 对细胞离子通道结构与功能,信号传导过程的认识已深入到分子水平. 对细胞膜水通道和离子通道的研究意义重大,在分子水平理解离子和水的转运机制,进而理解基本生 理过程和相关疾病的分子基础,如一些神经和心血管疾病,就是由于细胞膜通道功能紊乱引起的,对其研 究可找到具体病因,并研制相应的药物.细胞离子通道的分子学结构的多样性研究有助于了解其功能和 致疾病的机制.为寻找治疗药物提供依据. 疾病基因(5) 膜通道的分子学多样性, 膜通道有离子通道和水通道,前者又包括钙通道,钠通道,钾通道,氯通道等.其中钙通道又分为L, T,N,P,Q和R型.前两种存在于心血管系统和中枢神经系统,后4种存在于神经元组织中.关于膜通道 的研究和发现对于我们在分子水平理解离子和水的转运机制至关重要,进而对于理解基本生物过程和相 关疾病的分子基础,以及将来可能的治疗方法的结构基础都有重要意义.离子通道(1onChannels)结构和 功能的研究是交叉学科的典型.首先涉及细胞学,生物物理学,生物化学,免疫学等学科.离子通道是由 在可兴奋细胞膜上的特殊蛋白质构成.钾通道是一种广泛存在于细胞膜上的钾离子选择通过的蛋白复合 体,在结构和功能上形成通道的一大家族.离子通道选择性是电压门控离子通道的独特性质. 根据门通道的结构与功能特点,门通道类型有:电位门通道,配体门通道,环核苷酸门通道和机械电转 导通道等.电位门通道是对细胞内或细胞外特异离子浓度发生变化时,或对其他刺激引起膜电位变化时, 致使其构象变化,即通道的开启呈明显的电压依赖性.配体门通道在其细胞内或细胞外的特定配体(Lig. and)与膜受体结合时发生反应,分为细胞内配体和细胞外配体.细胞面受体与细胞表面另一信息分子 —— 配体.选择性地相互作用,引起门通道蛋白发生构象变化,导致离子通道的开启或关闭.这类受体称 为离子通道型受体.受体与配体的作用有3个主要特征:特异性,饱和性和高度的亲和性.膜表面受体主 要有三类:?离子通道型受体(Ion—Channel—LinkedReceptor);?G蛋白耦联型受体(G—protein—Linked Receptor);?酶耦联型受体(Enzyme—LinkedReceptor).离子通道型受体为膜面表受体,是一类自身为离子 通道的受体,分为阳离子通道如乙酰胆碱(Ach)受体,和阴离子通道如r一氨基丁酸(GABA)受体.离子通 道受体信号转导最终引起细胞膜电位的改变.离子通道受体是通过将化学信号转成电信号而影响细胞的 功能.配体门通道主要存在于神经,肌肉等可兴奋细胞,其信号分子(配体)为神经递质.Ach受体以3种 构象存在为开启,关闭和失活.环化核苷酸门调控的离子通道CNG是由环化核苷酸调控的离子通道.膜 电压的改变可以激活,与电压门通道家族关系密切.在蛋白质序列与电压钾通道结构相似.CNG离子通 道在视觉和嗅觉系统的信号传导中非常重要.CNG通道分布于化学感受体和光感受体中,与膜外信号转 换有关.如气味分子与化学感受器中的G蛋白耦联型受体结合,可激活腺苷酸环化酶,产生AMP,开启 cAMP门控阳离子通道,引起Na内流,膜去极化,产生神经冲动,最终形成嗅或味觉.超极化激活环核 苷酸离子通道HCN是由超极化和环核苷酸所调控的,膜电压的改变可以激活,跨膜结构域S4起电压感受 器的作用.与去极化激活的钾离子通道相似,其S4结构域在膜电位变化时也发生运动,但在超极化时向 内侧运动,从而打开离子通道.HCN离子通道可以通透钠离子和钾离子,并可通透钙离子,通过HCN的钙 离子可以调节释放致痛物质与调节痛觉分子的释放.这些作用对深入认识广泛表达HCN离子通道的大