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膜蛋白 编辑
研究膜蛋白结构的技术包括 X 射线衍射、核磁共振波谱、电子显微镜、原子力显微镜、红外光谱和圆二色谱等。其中 X 射线衍射和核磁共振波谱技术是对膜蛋白三维结构进行研究的主要方法。尤其利用固体核磁共振技术可在接近膜蛋白的天然环境的磷脂双分子层中研究膜蛋白的三维结构信息和动力学特征。
常用于重组膜蛋白的表达系统有真核表达系统、原核表达系统和近些年来发展的无细胞表达系统。其中以大肠杆菌(E.coli)为代表的原核表达系统因为操作简单、成本相对低廉、遗传背景清楚、方便同位素标记,以及有大量可利用的表达载体和宿主菌株等原因,是当下获取重组膜蛋白的最主要途径。对于一些膜蛋白而言,采用增加蛋白可溶性或者促使蛋白形成包涵体的标签进行融合表达,是很好的增加蛋白产量的办法,但是暂时还没有普遍有效的融合标签可用于所有膜蛋白的超量表达。
膜蛋白的功能是多方面的。膜蛋白在生物体的许多生命活动中起着非常重要的作用,如细胞的增殖和分化、能量转换、信号转导及物质运输等。据估计有大约60%的药物作用靶点是膜蛋白。
膜蛋白可作为“载体”而将物质转运进出细胞。有些膜蛋白是激素或其他化学物质的专一受体,如甲状腺细胞上有接受来自脑垂体的促甲状腺素的受体。膜表面还有各种酶,使专一的化学反应能在膜上进行,如内质网膜上的能催化磷脂的合成等。细胞的识别功能也决定于膜表面的蛋白质。这些蛋白常常是表面抗原。表面抗原能和特异的抗体结合,如人细胞表面有一种蛋白质抗原HLA,是一种变化极多的二聚体。不同的人有不同的HLA分子,器官移植时,被植入的器官常常被排斥,这就是因为植入细胞的HLA分子不为受体所接受之故。
很多膜蛋白在脂双层中能够自由移动,这可通过人、鼠两种细胞的融合后,再用其中一种细胞的抗体,比如小鼠细胞的抗体,以荧光染料染色,而后将这种带有荧光的抗体放入融合细胞的外面介质中,抗体就会和小鼠细胞的表面抗原结合。结果小鼠细胞表面也有了荧光,而人细胞由于不合小鼠抗体结合,就没有荧光。这样就可以在荧光显微镜下分清两种细胞的表面抗原了。实验结果表明,细胞开始融合时,人、鼠细胞的表面抗原“泾渭分明”,各自只分布于各自的细胞表面;但在融合之后,两种抗原就逐渐平均分布在融合细胞的表面了。这一实验说明膜蛋白是可移动的,也证明了膜的流动性。不过注意,有些膜蛋白是不能移动或不能自由移动的。