水通道蛋白3; AQP3
HGNC 批准基因符号：AQP3
细胞遗传学定位：9p13.3 基因组坐标（GRCh38）：9:33,441,160-33,447,593（来自 NCBI）
▼ 克隆与表达
Ishibashi等（1994）利用PCR克隆策略从大鼠肾脏中克隆了主要内在蛋白（MIP）家族的第三个成员，并将其命名为水通道蛋白-3（AQP3）。参见aquaporin-1（107776）。Aquaporin-3 位于肾脏中胶原凝集素g 导管细胞的基底侧膜。
Ishibashi等人（1995）利用大鼠AQP3探针筛选了人肾cDNA文库，并分离出了编码人AQP3蛋白的cDNA。推导的AQP3氨基酸序列与大鼠AQP3有91%的同一性。人 AQP3 mRNA 在结肠、肾、肝、胰腺、肺、外周白细胞、脾和前列腺中表达。
Ma等（2000）分离出编码小鼠Aqp3的cDNA，该基因在肾脏、大气道、眼睛、膀胱、皮肤和胃肠道中表达。该蛋白质由 292 个氨基酸组成，与人类序列有 95% 的一致性。
▼ 基因功能
Ishibashi et al.（1994）通过非洲爪蟾卵母细胞中的功能表达证实了AQP3的水通道功能。此外，AQP3 促进了尿素和甘油等非离子小溶质的运输，尽管程度较小。结果表明，水通道在功能上可能是异质的，并且具有水和溶质渗透机制。
通过Western blot分析和表皮免疫荧光显微镜检查，Sougrat et al.（2002）显示，在未染色的角质层（SC）下1层的角质形成细胞质膜中，大约33-kD的糖基化AQP3蛋白强表达。在表皮基底层，AQP3在细胞内表达。在人体皮肤中未检测到AQP1、AQP2（107777）、AQP4（600308）和AQP5（600442）。在剥离皮肤和重建表皮上测量的渗透诱导的经表皮水渗透性可被酸性 pH 值或氯化汞抑制，并由 AQP3 介导。Sougrat 等人（2002）得出结论，在不透水的 SC 之下，存活的人类表皮通过角质形成细胞质膜表现出高 AQP3 介导的水渗透性。他们提出，AQP3 在表皮基底和 SC 之间提供水短路或水夹，以保持恒定的含水量并防止在 SC 以下的表皮上形成连续的水梯度。
▼ 基因结构
Inase等人（1995）报道了基因组AQP3基因的结构组织。它似乎作为单个副本存在，并包含分布在 7 kb 上的 6 个外显子。通过引物延伸分析和核糖核酸酶保护测定，确定转录起始位点位于第一个 ATG 密码子上游 64 bp。5-prime 侧翼区域包含一个 TATA 框、2 个 Sp1 序列和一些共有序列（包括 AP-2 位点）。
▼ 测绘
Ishibashi等（1995）通过荧光原位杂交将AQP3基因定位到7q36.2-q36.3。在勘误表中，作者指出 AQP3 基因的正确染色体分配位于 9p13。
Mulders et al.（1996）通过荧光原位杂交将AQP3基因定位到9p21-p12；他们在论文中添加了一条注释，指出与另一个人类 AQP3 基因组克隆和 cDNA 杂交后，Ishibashi 等人（1995）证实了其定位于 9p。
▼ 分子遗传学
AQP3 是存在于人类红细胞和各种组织中的水和甘油通道。Roudier等人（2002）通过蛋白质和分子生物学分析表明，2个产生针对高频抗原GIL的同种抗体的无关先证者被发现存在AQP3缺陷。该缺陷是由影响 AQP3 基因内含子 5 的 5 素供体剪接位点的纯合突变引起的。这种突变导致外显子 5 的跳跃并产生移码和提前终止密码子。使用停流光谱仪通过 90 度光散射进行的功能研究表明，先证者不存在促进甘油跨红细胞膜的转运，但水和尿素转运正常。COS-7 细胞中的表达研究以及随后的流式细胞术分析表明，只有用 AQP3 cDNA 转染的细胞才会与抗 GIL 抗体发生强烈反应。这是人类首次报道 AQP3 缺陷，并为由 AQP3 基因编码的新血型系统 GIL 提供了分子基础。
由于 AQP3 蛋白在肾脏、气道和皮肤的上皮细胞以及未成熟的树突细胞中具有广泛的组织分布，表明在水重吸收、粘膜分泌、过敏性疾病和细胞体积调节中发挥作用，因此令人惊讶的是 Aqp3- Roudier等人（2002）鉴定的无效个体和报道的GIL阴性个体（Daniels等人，1998）没有出现明显的临床症状。此外，有效转运甘油的 AQP3 可能与能量代谢有关。在 AQP1 缺陷的 Colton 缺失个体中也观察到正常生活条件下不存在临床疾病。只有在应激条件下，科尔顿缺失个体才会检测到尿液浓缩能力缺陷（King et al., 2001）和肺血管通透性降低（King et al., 2002）。
▼ 动物模型
Ma等人（2000）通过靶向基因破坏产生了Aqp3缺陷小鼠。除多尿外，Aqp3 -/- 小鼠基本正常。通过免疫印迹分析确定，缺失导致肾皮质 Aqp2 表达减少，但对 Aqp1 或 Aqp4 表达影响很小或没有影响。Aqp3缺失小鼠消耗的液体比同窝野生型小鼠多10倍，并且它们的尿液渗透压也低得多。禁水或加压素治疗导致部分尿液浓缩。在同样缺乏 Aqp4 的双基因敲除小鼠中，尿液浓缩能力进一步受损。Ma等（2000）得出结论，这些基因敲除小鼠建立了肾源性尿崩症模型，该模型是由于胶原凝集素g管基底外侧膜的水渗透性和尿液浓度受损而产生的。
Yang et al.（2001）通过Aqp1 -/- 和Aqp3 -/- 小鼠杂交产生Aqp1/Aqp3 双敲除小鼠。与单基因敲除小鼠相比，这些小鼠的存活率和生长速度均降低。Aqp3 的消除并没有进一步降低红细胞的水渗透性，也没有影响甘油的渗透性。双基因敲除小鼠在 12 周龄时由于肾脏肿大而表现出肿瘤样双侧肿胀，这与血清氮血症和死亡有关。大多数 Aqp3 和 Aqp3/Aqp1 缺陷小鼠表现出髓质萎缩和皮质变薄。
Ma等人（2002）使用具有无毛SKH1背景的Aqp3缺陷小鼠，检测到Aqp3缺失小鼠皮肤的SC含水量和持水能力显着降低。免疫荧光显微镜显示野生型小鼠中 Aqp3 高表达，但突变型小鼠中无表达。RT-PCR 分析未检测到 Aqp3 缺陷小鼠皮肤中没有水通道蛋白。电子显微镜显示野生型和突变型小鼠的皮肤结构没有明显差异。Ma等人（2002）得出结论，AQP3对于皮肤生理学至关重要，其调节可能有助于治疗异常潮湿、干燥或渗透性皮肤的皮肤疾病。
Aqp3 缺陷小鼠的 SC 水合作用和皮肤弹性降低，并且 SC 去除后屏障恢复受损。在 Aqp3 缺失小鼠中，SC 甘油含量减少了 3 倍，而 SC 结构、蛋白质/脂质组成和离子/渗透剂含量没有改变。Hara 和 Verkman（2003）表明，甘油替代可以纠正 Aqp3 缺失小鼠的每一个缺陷。通过皮肤电导和（3）H2O积累测量的SC水含量，在Aqp3缺失小鼠中比野生型小鼠低3倍，但在局部或全身施用甘油后变得相似，其量使SC甘油含量正常化。SC 水含量未通过木糖醇、赤藓糖醇和丙二醇等甘油样渗透剂进行校正。口服甘油完全纠正了 Aqp3 缺失小鼠的皮肤弹性降低（通过抽吸后皮肤位移动力学测量），以及延迟的屏障恢复（通过胶带剥离后经表皮失水测量）。这些数据为水甘油孔蛋白转运甘油的生理作用提供了功能证据，并表明甘油是 SC 保水以及机械和生物合成功能的主要决定因素。这些发现为数百年来在化妆品和药用皮肤配方中添加甘油的经验做法奠定了科学基础。
▼ 等位基因变异体（1个精选示例）：
.0001 吉尔血型
AQP3、IVS5、GA、+1
在两名无血缘关系的女性中产生了针对高频抗原 GIL（607457）的同种抗体（Daniels et al., 1998），Roudier et al.（2002）发现 AQP3 基因中存在影响内含子 5 素供体剪接位点的纯合突变5：IVS5DS+1G-A。该突变导致外显子 5 的跳跃、移码和转录的提前终止。一名先证者是一位法国白人女性，她在 1979 年之前曾怀孕过 10 次，当时在骨科手术期间发生溶血反应后，发现了一种针对 GIL 抗原的抗体，该抗体与除她自己的红细胞以外的所有红细胞（RBC）发生反应。先证者2是一名美国白人女性，没有输血史。她第一个孩子的红细胞直接抗球蛋白测试呈弱阳性，她的血清中含有抗 GIL 抗体。
