Heilongjiang Animal Science

专论与综述 a n d V e te rin a ry M e d ic in e　№ 12 2005

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(007)

收稿日期 : 2005 05 03

基金项目 :佛山市科技发展专项资金资助 (03020021)

作者简介 :于 　辉 (1971 ) ,男 ,讲师 ,硕士.

小肽转运载体的研究进展于　辉 ,李　华 ,关绣霞 ,刘为民

(佛山科学技术学院 生命科学院 ,广东 南海 528231)

中图分类号 : S814. 8 文献标识码 : A 文章编号 : 1004 - 7034 (2005) 12 0082 02

　　在动物的日粮中 ,蛋白质是一种较重要的营养物质 ,提高

蛋白质的利用率不仅会降低饲养成本 ,提高经济效益 ,而且会

减少氮对环境的污染 ,因此对蛋白质的吸收机制进行研究具有

重要意义。传统营养学观点认为 ,蛋白质营养就是氨基酸的营

养 ,蛋白质必须水解成游离氨基酸后才能被机体吸收利用。然

而 ,最近报道小肽可直接被动物机体吸收并在细胞内作为合成

蛋白质的底物。Yang X D等报道 ,大鼠肺泡的巨噬细胞具有

PepT1样的转运载体 ,能直接吸收小肽 ,含有精氨酸的小肽在

被该转运载体转运之后 ,能被大鼠肺泡巨噬细胞内的一氧化氮

合成酶直接用做底物来产生一氧化氮 (NO ) ,而且用这些小肽

作底物产生的 NO数量是用精氨酸作底物的二倍。这表明小

肽转运载体不仅在蛋白质的吸收过程中发挥作用 ,而且在蛋白

质的合成过程中也起作用。哺乳动物和鸡的载体基因已被克

隆 ,小肽转运载体将会成为蛋白质营养学上研究的一个新亮

点。

1　小肽转运载体的组织分布PepT1主要在小肠表达 ,在肝和肾中表达较少。用带有放

射性标记的 DNA作为探针 ,进行 Northern杂交分析。在兔的

小肠中发现有 mRNA,在肝脏和肾脏的量比较低 ,而在大脑中

的量则更低。在兔结肠、骨骼肌、心脏、脾脏或肺中没有检测到

mRNA。在大鼠的小肠中发现有 mRNA,在肾皮质发现有微量

的 mRNA,但在肝脏中未发现有 mRNA的存在。在绵羊的瘤

胃、瓣胃和小肠组织中都检测到有 mRNA,但在肝、肾、半紧张

肌、背最长肌、皱胃、盲肠和结肠没有检测到其 mRNA。在鸡的

十二指肠、空肠、回肠、肾脏和直肠中检测到 mRNA,但肾脏和

直肠的杂交现象比较弱。L iang R等 [ 1 ]报道 ,人的 PepT1 mR2NA主要存在于小肠 ,在肾脏、胎盘、肝脏和胰腺中也观察到了

PepT1 mRNA,但在肌肉、大脑和心脏中没有发现。免疫组化研

究表明 , PepT1只存在于特定的具有吸收能力的肠上皮细胞 ,

且主要位于细胞的刷状缘膜 ,在肠绒毛底部没有 PepT1。现在

还没有发现肠细胞基底部的小肽转运载体。Sophie R等 [ 2 ]研

究表明 ,在大鼠的小肠内 PepT1从小肠的近端到远端 mRNA

丰度是相同的 ,这表明 PepT1在小肠从近端到远端是平均分布

的 ,并且他们发现 PepT1的分布及表达水平从出生后 4～50 d

保持不变。

PepT2主要在肾脏中表达 ,其表达部位也有所不同。Saito

等 [ 3 ]采用 Northern杂交 ,发现了大鼠的肾髓质中有长约为 4 kb

的 PepT2 mRNA,而在肾皮质中的丰度较低。且在大脑、肺和

脾脏中也发现了这种 mRNA,但在心脏、肝脏和小肠中未检测

到。在兔的肾皮质以及大脑、肺、肝脏和心脏中发现长为

4. 8 kb的 PepT2 mRNA。在人的肾脏和小肠中也检测到了

PepT2 mRNA。

由上可知 , PepT1和 PepT2在组织中分布不同。PepT1主

要是肠肽转运载体 , PepT2主要是肾脏肽转运载体。动物肠道

内小肽的浓度非常高 , PepT1是低亲和力、高容量的肽载体 ,因

此主要存在于动物的小肠 ,与其在营养上的重要功能相一致。

同时 ,肾单元从近曲小管到远曲小管小肽的浓度逐渐增加 ,免

疫组织化学证实 PepT2 mRNA将主要在肾单元的近曲小管表

达 ,而 PepT1 mRNA主要在肾单元的远曲小管表达。在肾脏中

存在的小肽载体也发挥重要作用 ,通过它可以重吸收部分肽 ,

进而保存了以小肽形式存在的氮源。

2　小肽转运载体的分子结构特征目前对兔子、大鼠、绵羊、奶牛、鸡、猪和人的小肽转运载体

的基因和蛋白质的结构已有系统的研究。大量试验总结出 ,它

们小肠的 PepT1 mRNA长分别为 2. 9 kb、2. 9～3. 0 kb、2. 8 kb、

2. 8 kb、2. 9 kb、3. 5 kb、3. 3 kb。尽管不同种类动物 PepT1 mR2

NA的长度不同 ,但它们编码的蛋白质在结构上却非常相似。

它们都有 12个假想的穿膜区 ,且在 9区和 10区之间有一长的

亲水片段 ,这也是这一组转运蛋白最显著的特征。结构预测模

型表明 ,长的亲水环位于细胞膜的外侧 ,包含有几个与 N相连

的糖基化位点。膜内容纳所有的 12个α螺旋 ,且氨基端和羧

基端都位于胞质一侧。值得注意的是 ,所有穿膜区内的序列都

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高度保守 ,而胞外环上的序列却保守的很少。PepT1蛋白具有

高度的同源性。大鼠 PepT1的氨基酸序列与兔和人的 PepT1

氨基酸序列分别有 77%和 88%的同源性。兔和人的 PepT1有

81%的同源性。鸡 PepT1 与兔子、人、小鼠、大鼠和绵羊的

PepT1分别有 62. 4%、62. 5%、63. 8%、64. 8%和 65. 1%的同源

性。绵羊 PepT1与人、大鼠和兔子的 PepT1分别有 83%、81%

和 78%的同源性。但这些转运蛋白的氨基酸序列与其他已知

的转运蛋白之间却没有高同源性。

另一种小肽转运载体 PepT2,它与 PepT1在结构和功能上

都有所不同。人的 PepT2 mRNA的全长是 2. 7 kb,有一长

为 2. 2 kb的开放阅读框。大鼠的 PepT2 mRNA长为 3. 9 kb。

尽管这些 PepT2 mRNA的长度不同 ,但它们都编码由 729个氨

基酸组成的蛋白质。PepT1和 PepT2的共同特征包括假想的

12个穿膜区 ,一个大的胞外环和几个依赖于磷酸化的蛋白激

酶位点。

PepT1和 PepT2属于 2个不同的转运体系。同种动物的

PepT1和 PepT2相比 ,其同源性低于不同动物相同转运体系之

间的同源性。例如 ,人的 PepT2与大鼠的 PepT2转运蛋白的氨

基酸有 83%的同源性 ,而人的 PepT2与人的 PepT1转运蛋白

仅有 50%的同源性。而且 , PepT2蛋白比 PepT1蛋白的相对

分子质量大。

3　影响小肽转运载体转运的因素

3. 1　营养水平研究表明 ,营养不良将会显著影响动物对小肽的吸收。分

别取正常摄食和禁食 1 d的大鼠空肠刷状缘囊泡进行 Gly -

Glu二肽的摄取研究。结果显示 ,与正常摄食相比 ,禁食 1 d的

大鼠转运的最大速度增加 2倍 , PepT1 和 mRNA数量均增

加 3 倍 ,这证实禁食后 PepT1 的基因表达增强 ,表达产物

PepT1数量也增加 ,从而加快了二肽的摄取。用低蛋白日粮饲

喂未成年大鼠 ,单位面积小肠吸收小肽活性提高 ,但游离氨基

酸吸收量却下降。另外 ,有人用 W estern杂交分析表明 ,大鼠

在营养不良条件下 , PepT1水平提高有利于小肽的吸收。

3. 2　胰岛素在 Caoo - 22细胞模型介质中加入胰岛素后观察到 : ①二

肽摄取的最大速度增加 2倍 ,且刺激作用发生快 ,在加入胰岛

素 30～60 m in即发生 ; ②刺激作用持续存在 ,甚至将细胞内高

尔基体去除仍然存在 ,但当细胞内微管裂解时则刺激作用完全

消失 ; ③PepT1 mRNA水平无变化。这表明胰岛素促进 PepT1

对二肽的转运是动员了胞浆池中贮存的 PepT1 ,并使之定位于

膜上 ,从而增加 PepT1的数量 ,也就增加对二肽的转运。

3. 3　cAMP

Fei Y J等 [ 4 ]预测了兔子的蛋白质结构中有一个 cAMP依

赖的磷酸化位点 ( PKA, Thr - 362) 。提高细胞内 cAMP的水平

可抑制小肽的转运 ,有人研究了α2 - 肾小腺素受体对小肽转

运蛋白活性的调控 ,在稳定表达α2 - 肾上腺素受体的人小肠

细胞系 Caco上分析了该细胞对头孢菌素 (CFX)的吸收情况 ,

CFX是类肽药物 ,通过对它的吸收可以反映小肠细胞上的小

肽转运蛋白的活性。他们的研究表明 ,收缩筋氯压定对该受体

作用后 ,降低细胞 cAMP的水平 ,从而使小肽的转运活性明显

增强。

3. 4　其他影响因素小肽与不同的羧基脂肪酸 (C2、C5、C6、C10等 )结合 ,可明显

增加底物的疏水性 ,从而与 PepT1的亲和力增加。另外 ,环状

二肽比线型二肽更能高效稳定地被转运。Chen H等 [ 5 ]研究了

PKC的抑制因子和激活因子对小肽转运活性的影响 ,结果表

明 , PKC的抑制剂能显著提高 PepT1的转运活性 ,而 PKC的激

活因子能降低 PepT1的转运活性。表皮生长因子 ( EGF)可降

低 Caco细胞膜上 PepT1的数量 ,进而降低 PepT1对小肽的吸

收转运。Pan Y X等 [ 6 ]研究表明 ,小肠内 PepT1的蛋白活性和

mRNA的表达是随着昼夜变化而变化的。

4　结语到目前为止 ,小肽转运载体的研究主要在其组织分布和分

子结构特征上 ,尚未弄清的问题有机体内可能存在其他肽转运

载体 ;基底膜肽载体的研究 ;肽转运载体表达的分子机制 ;肽载

体结构和功能的关系 ;怎样调整类肽药物的结构使其与肽载体

的亲和更大。这些问题的解决将有利于更好地理解肽吸收的

分子机制 ,并促进肽类药物的研发。

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38　《黑龙江畜牧兽医 》2005年第 12期 　　　　　　专论与综述