수분은 생명체의 생존에 필수적인 요소이다. 신체 기능 유지를 위해 세포막을 통해 수분의 이동되어야만 한다. 단순확산과 Channel Protein을 통한 이동 두 가지 경로로 이루어진다. 이러한 사실은 적혈구, 신장 근위세뇨관 및 간 셀 등에서 검출되어 증명되었다. 최근까지 water channel은 포유류 세포에 10가지 종류로 존재한다고 밝혀져 있다.
<h1>서론</h1> <p>수분은 살아 있는 모든 생명체의 생존에 필수적이며, 세포내액 및 외액의 가장 중요한 구성성분이다. 우리의 신체가 소화, 호홉, 순환, 체온조절, 독소제거, 신경계의 항상성유지 등 여러 본질적인 기능을 유지하는 동안 세포 안팎으로 수분의 이동이 항상 동반되어야 한다. 세포막을 통한 수분의 이동은 크게 두 가지 경로로 일어나는데, 첫째는 이전후터 잘 알려져 있는 지방이중막을 통해 단순확산되는 경로이다. 그러나 어떤 특정 세포들에서 실제 측정된 수분투과도가 단순확산에 의하여 일어났을 경우 보다 훨씬 크게 나타나며 그 활성화에너지도 아주 낮아 단순확산 이외에 세포막에 수분 투과를 위한 특정 단백질인 channel이 존재하여 이를 통하여 수분이 이동될 것이라고 하는 두 번째 경로의 존재 가능성이 실제로 channel protein의 존재와 그 구조가 밝혀지기 훨씬 전부터 추측되어 왔다.</p> <p>그 후 실제로 적혈구, 신장 근위세뇨관 및 기타 조직의 세포막에 수분 투과를 담당하는 water channel protein이 존재함이 증명되었는데, 제일 먼저 인체 적혈구 Rh poly-peptide \( 32- \mathrm { kD } _ {\mathrm { a } } \) subunit와 동시에 정제되는 \( 28 - \mathrm { kD } _ {\mathrm { a } } \) protein이 세포막을 통해 수분을 투과시키는 channel 구조를 가진 integral protein인 것으로 밝혀져 CHIP28 (channel-forming integral protein)이라고 명명하였다. 현재까지 포유류 세포에 존재한다고 밝혀진 water channel은 모두 10가지 종류가 있다. Aquaporin (AQP) 1은 Preston과 Agre 등이 제일 처음 적혈구에서 존재한다고 밝힌 CHIP28로 알려진 water channel이며 이는 신장 근위세뇨관 및 다른 수분투괴성 상피세포에 분포한다. AQP2는 신장집합관 세포에서 cloning되었고, 항이뇨호르몬에 의해 조절되는 water channel로 이의 mutation 시 신성 요붕증을 발생시킬 수 있다. AQP3는 신장 수질 집합관의 basolateral membrane에 존재하며 glycerol도 통과시키는 성질이 있어 일명 glycerol intrinsic protein(GLIP) 이라고도 불런다. AQP4는 주로 신경계에 고농도로 존재하며, 다른 AQP들과 달리 대표적인 water channel 억제제인 mercury에 의해 억제되지 않아 일명 mecurial-insensitive water channel (MIWC)로 불린다. AQP5는 타액선, 누선, 폐조직 등에 존제하는 water channel이다. 그외 AQP6은 신장 근위세뇨관에, AQP7은 고환에, AQP8은 간 및 췌장에, AQP9는 지방세포에, AQP0는 안구수정체에 각각 존재하고 있다.</p> <p>이 중 AQP4는 Jung 등이 homology cloning에 의해 rat brain에서 처음 발견하였으며, 그 구조롤 보면 6개의 membrane spanning domain과 5개의 loop (A-E)로 연결되어 있으며, loop B와 loop E에 모든 aquaporin family에 공통적으로 존재하는 asparagine-proline-alanine (NPA) 아미노산 서열 motif를 가지고 있으나, mercury in-hibitory site에 해당되는 A210 부위에 cysteine이 없어 mer-cury에 의해 억제되지 않는 특징을 가진다. AQP4 cDNA sequence와 그에 따른 아미노산 구조 및 AQP4 water channel의 단백질 구조는 이미 밝혀져 있는데 반하여, 현재끼지 second messengers 등에 의한 AQP4 water channel의 활성조절에 대헤서는 아직 밝혀지지 않았고, 또한 이러한 channel 활성화의 조절로 인해 AQP4 water channel이 고농도로 발현되는 뇌에서 담당하는 기능과 어떤 관련이 있는지는 전혀 모르는 상태에 있다. 하지만 이미 밝혀져 있는 AQP4 water channel의 아미노산 서열을 보면 loop B와 loop D에 multiple phosphorylation consensus sequence를 가지고 있어 protein kinase에 의한 water channel의 인산화를 통해 그 기능이 조절 받을 가능성이 있음을 높이 시사하고 있다. 최근 Han등의 protein kinase C가 AQP4의 활성을 감소시킨다고 보고된바 있어 그 가능성을 더욱 뒷받침해주고 있다.</p>