水分子能够从机体外部环境通过细胞膜进入细胞并参与生命活动,其70%的跨膜运输通过特定膜蛋白——水通道蛋白完成。自植物水通道蛋白发现以来,研究人员已初步阐明了该蛋白的结构和功能。然而,对于蛋白在活细胞质膜表面的定位分布以及胞内转运动态尚不清楚。

  中科院植物研究所林金星研究组及其合作者应用隐失波显微镜(EWM)和荧光相关光谱技术(FCS),结合单颗粒追踪分析技术,在单分子水平上对拟南芥幼苗根表皮细胞质膜水通道蛋白(PIP2;1)进行了活体动态分析。研究发现,PIP2;1在细胞质膜上存在多种运动模式,而且扩散系数分布范围较广,证实PIP2;1在细胞质膜上的运动和分布具有非均一性的特点。更重要的是,该蛋白可以在毫秒内通过侧向运动进入特定的质膜微区,在微区内实现快速的活性调控。通过单分子共定位和荧光交叉相关光谱分析发现,在正常条件下,PIP2;1主要通过对酪氨酸磷酸化抑制剂(tyrphostin
A23)敏感的笼形蛋白(clathrin)依赖途径进行内吞;在高渗胁迫时,PIP2;1内吞加剧,脂筏(membrane
raft)介导的内吞途径被激活,协同参与PIP2;1的内吞。