20o5年12生命科学研究01。9NO。4Dec。2005综述?红细胞膜蛋白与膜骨架(中南学院湘雅医大学生化教研室,中国浙江杭州)摘要:近10多年红细胞膜领域的研究取得了可观的进展,在红细胞膜蛋白的结构一功能相关和互相作用以及红细胞膜障碍多方面都有新的发觉和开拓。现主要就国外外有关报导作一笼统综述,涉及红细胞膜蛋白的组成,功能及其互相作用,红细胞膜骨架和红细胞膜蛋白癌症等研究进展。关键词:红细胞;膜蛋白;互相作用;功能障碍;膜骨架中图分类号:Q592。1;Q513文献标示码:A文章编号:1007-7847(2005)04-0283-—qin,(stry细胞膜骨架,ine,UUJun—rsity,,Hunan,China):。
cture-。。tion,—,—ures。:;;;红细胞在血液中肩负着重要的吐故纳新功能,从肺运输氧到组织,再将组织的COz排出。红细胞只外覆一层浆膜(。
brane),不含内膜与胞核,其胞浆的内容物主要是血红蛋白(Hb)与少量细胞内蛋白质。正常时红细胞呈双凹面圆盘状,半径7m,形态蓬松,能被挤压通过更小半径的毛细血管,循环血流中能抵抗血管和器官壁的切挠度而不致崩裂。它们这些特有的柔硬度()和变型性();(,2005,9(4):283～291)源自本身的膜结构和细胞骨架()支撑近十多年来,红细胞膜蛋白的结构与功能互相关系以及红细胞膜病()的分子基础研究取得了很大进展。现拟就该领域的4面简略作一综述,以人红细胞为主线,也涉及个别喂奶植物红细胞。红细胞膜蛋白1红细胞膜是一种多成份的复杂结构,属于由收稿日期:2005—03—30;修回日期:2005。08。06基金项目:中华医学基金会(CMB)捐助项目()作者简介:卢义钦(1928。),男,湖南衡阳市人,中南学院湘雅医大学院士,主要从事红细胞膜与红细胞代谢研究,Tel:0731-—mail:@yahoo。
com;刘俊凡(1934一),女,江苏南京市人,中南学院湘雅医大学院士,从事红细胞膜与红细胞代谢研究。生命科学研究20o5多种蛋白质与脂类组成的单层膜。一般根据十二羟基氯化钠一聚丙烯丙酯凝胶电泳(SDS—PAGE)进行分离时它们所在区带的迁移率给与命名和序4。14。24。9分子质量(kD)血影蛋白——240口血影蛋白——220锚蛋白——206肌动蛋白——期乙酸甘油醛一35酯化醇红细胞膜蛋白的SDS-聚丙烯丙酯凝胶电泳图谱。考马斯亮兰染色(血型糖蛋白无法显示)…Fig。1SDS-th+Cooma。~(own)…红细胞膜蛋白通常可分为两大组:1。1外周蛋白()1。1。1血影蛋白(;Sp)占总膜蛋白的25%一30%,由等量的。Sp(区带1)与卢-Sp(区带2)两个亚基组成,二者被不同的基因编码。每位红细胞富含约20卢-Sp拷贝。
与-Sp链以反向平行形式缠结,产生异质二聚体,前者两分子再腹部对腹部经自身缔合而产生四聚体(图2A)。Sp异质二聚体是杆样可曲屈的细丝,厚度约为100nm。。Sp的分子质量为240kD,携有20个同源的106个多肽重复段节和两个非同源段节。口一Sp的分子质量为220kD,携有17个同源的106个多肽重复段节,一个含肌动蛋白结合域的非同源N及一个含酪蛋白乙酸化部位共有序列的非同源C端短段节。胰蛋白酶的限制性裂解,可将Sp与IIV。和—Sp所含106个同源多肽的段节,可折叠成由3条反向平行段节组成的螺旋重复单位,利用短的非螺旋段节相连(图2B)。此重复段节中的一些多肽高度保守,例女旷第45位的Trp通常不变动,而第26位多肽仍然是Leu。其他保留的亲水性多肽则包括第22位(Arg);38位(Asp);72和101位(His)等。通过与膜蛋白的互相作用,Sp肩负的功能在维持红细胞的正常形态,调节整合膜蛋白的侧向运动,并为脂单层提供结构支撑。在非幼红细胞系细胞,Sp则涉及质膜蛋白局部含量的促使或维持,参与细胞交叉()产生的初期阶段以及调节分泌水泡步入质膜。
编码人红细胞与口。Sp长cDNA己被分离和鉴别。。Sp基因的染色体定位在lq22一q23,其全长约80kb,共有52个外显子,可编码2429个多肽残基,预测抒发产物的分子质量为280kD。口。Sp基因的染色体定位在14q23一q24—2,其全长逾100kb,约有32个外显子,可编码2137个多肽残基,预测抒发产物的分子质量为246kD。1。1。2锚蛋白(;区带2。1)",区带2。1是在搜救红细胞膜Sp的膜附着位点时发觉的,被命名为锚蛋白。先前曾将包括区带2。1,2。2和2。3在内的整个家族也称为锚蛋白,但现已弃用。人锚蛋白属于不对称的极性蛋白质,分子质量为206kD,富含1881个多肽残基。它是分子大小不同蛋白质的混和物,由3域一从Pro2扩延到,富含同区带3管蛋白()结合的位点;2)中央62kD结构域一从开始细胞膜骨架,中止于或或二者。它富含同卢-Sp及中间细丝蛋白[波形蛋白()与肌纤维蛋白()】结合的位点,以此将Sp锚定在胞膜上;3)调节域一由剩余的495—499端多肽组成。
它参与广泛的选择性mRNA加工并调谐锚蛋白同Sp端结构域可影响锚蛋白的流体动力学性质,且对蛋白酶极为敏感。提示该结构域的组装较松散,其最末端的20kD血影蛋白(Sp)的自身缔合模式(A)Sp异质二聚体的产生,。Sp端以反向平行形式互相作用,产生异质二聚体。从而两个二聚体又以腹部对腹部形式互相作用,以产生Sp四聚体;(B)一Sp自身缔合接触部位的三股螺旋模型以及4个相邻的。Sp重复单住。各类符号(如口口,等)表明在遗传性椭圆形红细胞肾炎(HE)或遗传性热变异形红细胞症(HPP)病人中确认的遗传缺损。箭头所指为伴有不同突变的Sp分子内胰蛋白酶异常裂解位点161。Fig。f-(A)imer。TheN。—to。:(B)the。
(e。g。口口,etc。)(HE)(HPP)。-'fOWS【6],可能呈尾状从锚蛋白分子伸开。1。1。3蛋白4。1约占膜蛋白的6%。凝胶电泳时可将它分成4。1a和4。1b两个同源型(),分子质量各为80kD和78kD。4。1基因定位于第1号染色体,紧靠Rh蛋白座位。它常遭到细胞分化和组织特异的选择性mRNA加工。蛋白4。1具有两项重要功能:1)其l0kD的Sp结合域同一Sp端区互相作用以促使sp与肌动蛋白结合;2)其N端结构域则同血型糖蛋白C(GPC)和脂单层的内半小叶(—)带负电荷糖类结合,从而使Sp四聚体的远端附着于红细胞膜。
1。1。4肌动蛋白(actin;区带5)分子质量为42kD,是胸肌收缩和细胞运动的重要蛋白质。每位红细胞富含40—50动蛋白单体。它在红细胞膜内可能产生由l2。14个单体组成的F一肌动蛋白短原丝,长约3040nm。卢?肌动蛋白参与交叉复合物(。plex;JC)的产生(见下节)。1。1。5蛋白4。2在红细胞内它携有与Sp或锚蛋白相同的拷贝数量。它可与区带3的胞浆域,锚蛋白和蛋白4。1等缔合,其功能尚不清楚。如完全缺位蛋白4。2导致球状。卵形红细胞症与溶血性肾炎,提示它对维持红细胞膜的完整性起到一定作用。1-2整合蛋白()I。2。I区带3(band3)为红细胞的主要跨膜蛋白质,约占总膜蛋白