锌转运蛋白家族SLC39A/ZIP和SLC30A/ZnT的研究进展

必需微量元素锌通过催化和结构作用参与机体多种酶和蛋白功能,与机体发育、脑功能、骨骼生长、生殖健康及免疫功能等密切相关。补充锌可以一定程度防治儿童腹泻、慢性丙型肝炎、急性下呼吸道感染以及感冒等疾病,然而过多的锌具有毒性。因此,机体存在复杂的锌离子稳态体系维持锌离子的吸收、储存和丢失的平衡过程。已发现哺乳动物中SLC39A和SLC30A两个转运蛋白家族直接参与细胞内锌离子的稳态代谢。SLC39A家族又称ZIP家族,共有14个成员,该家族多个成员已被证明可促进细胞外或细胞器内的锌离子转运到细胞质;SLC30A家族又称ZnT家族,共有10个成员,与SLC39A家族功能相反,多个家族成员可协助锌离子从细胞质内流出到细胞外或流进到细胞器内。研究提示ZnT1、ZIP4和ZIP5参与小肠锌离子吸收过程,ZIP10和ZnT1参与肾脏锌离子再吸收过程,ZIP5、ZnT2和ZnT1参与胰腺锌离子分泌丢失过程。另有证据证明SLC39A和SLC30A两个家族的蛋白还可能参与许多疾病包括肿瘤及糖尿病的发生和发展。本文将对哺乳动物SLC39A和SLC30A两个锌转运蛋白家族的最新研究进展进行综述。     

植物锌铁转运蛋白ZIP基因家族的研究进展

金属离子对植物的正常发育至关重要,但过量又会中毒.植物体内的自动调节平衡机制会调节金属离子的吸收和运输,从而控制金属离子的含量.锌铁调控蛋白ZIP( ZRT,IRT-like protein)家族是广泛存在于植物中的转运蛋白,具有Ca2+、Fe2+、Mn2+及Zn2+等多种金属元素的转运功能.了解ZIP转运体在植物中如何发挥离子转运功能,从分子水平认识金属离子缺乏或过量积累的机理有重要意义.综述拟南芥、水稻、大麦、苜蓿和玉米ZIP家族成员及其研究进展.     

锌转运蛋白8与1型和2型糖尿病的研究进展

ZnT8(zinc transporter,member8)是锌离子转运蛋白,主要定位于胰岛β细胞,能将胞浆锌离子转运至胰岛素储存/分泌性囊泡内,其转运功能降低会影响胰岛素合成、储存和分泌,能增加2型糖尿病(T2DM)的发病风险。ZnT8蛋白也可作为抗原引起β细胞自身免疫损伤,诱发1型糖尿病(T1DM)。ZnT8基因多态性是引起其锌离子转运功能和免疫原性变化的重要因素,与糖尿病的发生、发展密切相关。该文综述了ZnT8与T1DM和T2DM的研究进展,提示ZnT8可作为糖尿病防治的新药物靶点。     

锌转运蛋白基因研究进展

锌作为一种重要的微量元素参与了植物体内广泛的生理和生化过程,本文详细介绍了涉及Zn^2＋吸收转运的ZIP基因家族（ZRT／IRT相关蛋白）和CDF（Cation　diffusion　facilitator）家族。ZIP家族转运蛋白主要负责将Zn^2＋等二价阳离子跨膜转运进细胞内,以完成细胞内多种生理生化反应。CDF家族转运蛋白主要负责将过量Zn^2＋运出细胞,或者将细胞内过量Zn^2＋进行区室化隔离,降低Zn^2＋对细胞的危害作用。ZIP家族转运蛋白和CDF家族转运蛋白的相互协调使得Zn^2＋在细胞和有机体水平上维持着稳态,进而为细胞内各种生理生化反应的进行供一种保障机制。     

锌及锌转运蛋白ZnT3在小鼠海马苔藓纤维的一致性分布

目的 研究游离锌离子和锌转运蛋白ZnT3在小鼠海马的定位以及二的分布是否具有一致性。方法 应用锌TSQ荧光技术、锌金属自显影技术检测含锌神经元内的游离锌离子;应用免疫电镜技术检测ZnT3在含锌神经元轴突终末的分布。结果 游离锌离子和ZnT3免疫反应产物的分布在海马苔藓纤维内的分布具有一致性。在齿状回和CA3区的苔藓纤维内,锌和ZnT3蛋白定位于轴突终末的突触小泡。富含锌离子的含锌神经元轴突终末与CA3区锥体细胞的胞体和树突形成突触。尚可见锌离子存在于突触间隙内。结论 ZnT3向突触小泡内转运锌离子使锌离子聚积在含锌神经元轴突终末的突触小泡内,发挥锌离子的神经生物学功能。     

锌转运蛋白7（ZnT7）在小鼠胰腺分布的研究

锌离子在小鼠胰岛细胞内的聚集和转运与锌转运蛋白家族（Zinc transporters,ZnTs）的关系密切。我们采用免疫组织化学ABC法首次对小鼠胰腺中ZnT7的定位、分布进行了详细的研究,探讨了锌转运蛋白7对小鼠胰岛细胞中锌离子稳态的维持以及对进一步了解锌与胰岛素之间的关系、锌离子对糖尿病的发生和治疗的研究打下了实验基础。     

水稻锌铁转运蛋白ZIP基因家族研究进展

锌(zinc, Zn)和铁(iron, Fe)是水稻(Oryza sativa L.)生长必需的矿质元素,也是人体必需的微量元素。水稻体内Zn、Fe含量维持在适宜水平有利于提高其产量和品质,提高稻米中Zn、Fe含量能够在一定程度上解决人体Zn、Fe营养缺乏的问题。因此,研究水稻中Zn和Fe等微量元素转运蛋白的具体功能对于提高水稻产量和稻米品质具有重要意义。锌铁转运蛋白(zinc-regulated transporters and iron-regulated transporter-like protein, ZIP)负责Zn和Fe等离子的吸收、转运和分配,是维持水稻中Zn和Fe平衡的重要转运蛋白,其表达水平受Zn和Fe水平影响。ZIP基因家族在自然群体中具有丰富的等位变异,而且某些单倍型存在明显的籼粳分化,这可能造成了不同品种间籼、粳稻中Zn和Fe积累的差异。目前,已有大量关于ZIP基因家族的研究,但只有OsZIP3的作用机制研究的较为清楚。另外,对Zn、Fe在籽粒中的积累机制研究和自然群体中ZIP基因的等位变异研究还不够深入。因此,ZIP转运蛋白家族仍存在较大的研究空间。本文详细介绍了ZIP转运蛋白在水稻体内的亚细胞定位、表达模式、转运机制以及在自然群体中的等位变异等,以期为研究水稻稻米微量元素的积累提供理论基础,为提高稻米品质提供借鉴。     

真核生物锌转运体及其活性的调控

真核生物的锌内稳态是由其众多特异转运体协同转运来实现的。有两个锌转运体家族ZIP和CDF被相继发现。ZIP家族的主要功能是摄取锌,而CDF家族成员主要参与锌的外排及锌在细胞内的区室化以达到解毒或贮存的目的。锌可在转录水平和翻译水平调控两类转运体的活性以维持锌在细胞和生物体水平的内稳态。     

植物铜转运蛋白的结构和功能

铜(Cu)是植物必需的微量营养元素, 参与植物生长发育过程中的许多生理生化反应。Cu缺乏或过量都会影响植物的正常新陈代谢过程。因此, 植物需要一系列Cu转运蛋白协同作用以保持体内Cu离子的稳态平衡。通常, Cu转运蛋白可分为两类, 即吸收型Cu转运蛋白(如COPT、ZIP和YSL蛋白家族)和排出型Cu转运蛋白(如HMA蛋白家族), 主要负责Cu离子的跨膜转运及调节Cu离子的吸收和排出。然而, 最近有研究表明, 有些Cu伴侣蛋白家族可能是从Cu转运蛋白家族进化而来, 且它们在维持植物细胞Cu离子稳态平衡中也具重要功能。该文对Cu转运蛋白和Cu伴侣蛋白的表达、结构、定位及功能等研究进展进行综述。     

ZIP蛋白在植物中的功能分析

锌和铁是植物生长发育所必需的微量营养元素,在植物的光合作用、呼吸作用以及许多生化反应中起着非常重要的作用。植物体内锌铁处于平衡状态才能保证其正常的生长发育,而锌铁调控转运体ZIP对于锌铁吸收、转运及体内平衡的调节有重要作用。目前,对于植物中ZIP家族基因的研究有一定进展。对植物ZIP基因的表达、蛋白定位、酵母互补实验、过表达及基因敲除等研究结果进行综述,揭示了ZIP蛋白在植物发育过程中的作用。了解ZIP对于锌铁吸收、转运及体内平衡中的作用有助于通过转基因改良及常规育种将ZIP蛋白应用于农业生产上。     

锌转运蛋白ZIP8 在骨关节炎中的表达及其机制研究

目的:探讨锌转运蛋白ZIP8在骨关节炎患者中的表达及其对软骨细胞生长及基质金属蛋白酶(MMPs)表达的影响。方法:收集20例骨关节炎患者(OA组)和20例非骨关节炎患者(对照组)血清和软骨组织;采用原子吸收分光光度计测定患者血清和软骨组织中锌离子的表达水平;MTT方法检测软骨细胞的生长活力;采用小RNA干扰沉默ZIP8基因的表达;实时荧光定量PCR方法检测ZIP8及金属基质蛋白酶MMP3、MMP9、MMP12和MMP13等基因的m RNA表达水平;蛋白免疫印迹检测ZIP8及MMP3、MMP9、MMP12和MMP13等蛋白的表达水平。结果:OA组的血清和软骨组织中的锌离子浓度明显高于对照组(P0.01)。OA组软骨组织中ZIP8的m RNA(P0.05)和蛋白(P0.01)表达水平显著高于对照组。ZIP8小RNA干扰片段可以有效的沉默ZIP的基因表达(P0.01);沉默ZIP8的表达促进骨关节炎患者来源的软骨细胞的生长(P0.05),并且降低基质金属蛋白酶包括MMP3,MMP9,MMP12和MMP13的表达水平(P0.05)。结论:ZIP8与骨关节炎密切相关,沉默ZIP8的表达可以提高软骨细胞的生长活力,并且抑制基质金属蛋白酶的表达,为骨关节炎的治疗提供了新的靶点。     

革兰氏阴性菌锌摄取机制及抵抗宿主营养免疫的策略

锌是一种重要的金属元素,不仅充当许多蛋白质和酶的辅因子,还广泛参与糖类、脂质等的代谢过程。锌通常以二价离子的形式存在,在自然界主要分布在植物、土壤和水中,而在生物体内则是分散于肌肉和骨等组织中。对于大多数革兰氏阴性菌而言,锌离子也是其生长过程中必不可少的营养物质。正常情况下,细菌通过ZnuABC和ZIP锌转运系统从宿主体内夺取锌离子,用于体内蛋白质和酶的合成。当过多的锌离子被摄入时,细菌为了避免锌毒性则会启动特定的锌转录调节蛋白,以维持体内外的锌平衡。另一方面,当宿主察觉体内的锌离子被夺取,便会迅速采取锌限制性营养免疫等措施来制止锌离子的进一步流失。为了抵抗宿主的营养免疫,细菌进化出了相应的抵抗策略。较为典型的例子有鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）的锌金属伴侣ZigA,其可在低锌环境中帮助细菌转运锌离子。本文将介绍革兰氏阴性菌锌摄取机制和抵抗宿主营养免疫的典型策略,为控制细菌感染途径和开发相关免疫疫苗等方面提供理论依据。     

乳腺上皮细胞微量元素转运机制研究进展

新生儿生长发育所需的微量元素主要从母乳中获得,微量元素参与了机体的许多生命活动,如酶的活性、细胞增殖及分化等。乳腺上皮细胞含有多种微量元素转运体系,如锌离子转运体系（Zip／ZnT）、铁离子转运体系（DMTl／FPN）和铜离子转运体系（Ctrl／ATP7）。在分泌乳汁的同时,这些转运蛋白对锌、铁、铜等微量元素的吸收、转运和分泌起着重要的作用。同时这些微量元素的转运及代谢受到多种因素的调控,使母乳中微量元素含量达到动态稳定,以满足新生儿生长发育各阶段对微量元素的需求。对近年来锌、铁、铜三种微量元素在乳腺上皮细胞内转运机制的研究进展进行综述。     

锌转运蛋白8在酿酒酵母中的重组表达及其抗原性分析北大核心CSCD

锌转运蛋白8(zinc transporter 8,ZnT8)是Ⅰ型糖尿病的重要候选抗原,基于ZnT8所开发的自身抗体检测试剂盒可用于帮助诊断Ⅰ型糖尿病,相关产品已在欧美国家上市。目前,国内正在积极开发Ⅰ型糖尿病检测试剂盒,由于国内尚未建立活性ZnT8的重组生产体系,因此这一关键原料严重依赖进口。本研究主要利用酿酒酵母系统开展了ZnT8的重组表达研究。首先,设计了ZnT8的多种抗原形式,分别为C端单倍体蛋白(C)、C端二倍体(C-C)以及N端和C端串联体蛋白(N-C),并使用酿酒酵母系统对上述蛋白进行了重组表达与纯化。随后,通过桥连法ELISA对纯化蛋白进行了抗原性测试,检测13位Ⅰ型糖尿病病人血清及16位健康志愿者血清后发现:C、N-C、C-C蛋白具有相似的检出率,分别为53.8%(7/13)、61.5%(8/13)及53.8%(7/13);3组的特异性均为100%(16/16);N-C蛋白相对其他2个蛋白而言,其在P3、P4、P8阳性样本上的检测值提高90%以上,表明具有更好的血清抗体识别能力。最后,选取N-C蛋白做进一步的血清样本测试,并将测试结果用ROC曲线进行敏感性及特异性表征,结果表明,与进口金标抗原相比,本方法敏感性无明显差异,特异性有待提高。综上可见,本研究基于酿酒酵母表达生产的ZnT8 N-C串联体蛋白有潜力作为Ⅰ型糖尿病体外诊断试剂开发中的国产替代原料。     

细菌锌离子调控体系与感染北大核心CSCD

锌(Zn)是生命体不可或缺的微量元素,对细菌和宿主同等重要。细菌体内锌离子稳态的维持依赖锌离子转运和调控体系。宿主通过限制锌离子或高锌离子中毒来控制细菌感染。为了在宿主体内生存,细菌必须表达高亲和力的锌离子转运系统,如ZnuABC,以获取足够的锌离子。由于锌与细菌大量的代谢和毒性通路密切相关,在细菌建立感染的过程中尤为重要,因此通过抑制锌离子转运系统来影响锌离子的稳态,将成为一个非常有发展前途的新型抗菌策略。     

溶质转运蛋白超家族的功能及结构研究进展

溶质转运蛋白(solute carriers,SLC)超家族是人类细胞膜(含胞内膜)上最重要的膜转运蛋白家族之一,它参与了细胞间的物质运输、能量传递、营养代谢、信号传导等重要生理活动。SLC转运蛋白超家族包含52个亚家族,共有400多名成员。研究表明,人类基因突变所致SLC蛋白表达异常或功能缺陷与糖尿病、高血压、抑郁症等多种重大疾病密切相关,使得该家族蛋白的功能研究近年来备受关注。SLC转运家族蛋白三维结构的解析有助于阐述其底物选择性结合与转运的精确分子机制,为研究该家族功能相关疾病的分子机理以及针对理性药物研发奠定了精细的三维结构基础。本文对近年来溶质转运蛋白超家族的结构及功能研究进展进行了总结,试图对该家族的共性规律进行阐述。     

RNF11的特性以及其在恶性肿瘤中的研究进展

环指蛋白家族成员参与调控多种细胞活动,是疾病发展过程中的关键调节因子。环指蛋白11(ring finger protein 11,RNF11)属于环指蛋白家族,是一个含154个氨基酸残基的蛋白质,已广泛引起人们的关注。RNF11在细胞信号转导和转录因子调节中发挥重要作用,尤其在EGFR、TGF-β和NF-κB通路中发挥调节作用,与恶性肿瘤的发生发展密切相关。尽管有研究表明RNF11在人类前列腺癌、结肠癌和浸润性乳腺癌中过度表达,但是它作为肿瘤生长抑制或促进剂发挥作用仍然存在争议。该文主要综述RNF11的结构、主要生物学功能以及它在恶性肿瘤发生和转移中的作用,为进一步研究相关疾病的治疗方法与靶向药物提供理论依据。     

金属转运蛋白SLC39A14的生理功能及作用机制研究进展

溶质载体家族39 (solute carrier family 39, SLC39; Zrt-and Irt-like proteins, ZIPs)作为金属离子转运蛋白家族共包括14个成员,均具有8个跨膜结构域。近年来,国内外研究者围绕SLC39A14 (又称ZIP14)的离子转运及生理功能开展了深入研究,提示SLC39A14具有转运Mn~(2+)、Fe~(2+)或Zn~(2+)等二价金属离子的功能,并通过转运Fe~(2+)而参与细胞铁死亡的发生。携带SLC39A14基因纯合突变的患者表现为锰离子蓄积及年轻型帕金森样体征。此外,有研究报道SLC39A14在肝脏疾病、胰岛素代谢、脂代谢及肌肉疾病中发挥关键作用,为丰富微量元素代谢调控网络及疾病防控提供了重要理论依据。然而,Slc39a14全身敲除与组织特异性敲除小鼠之间的表型不尽相同,因此其在不同组织中的金属离子转运功能及机制尚待深入研究。该文系统综述了SLC39A14在金属离子转运、代谢紊乱疾病和分子调控机制等方面的研究进展,并就未来研究方向进行了展望和讨论。     

超富集植物遏蓝菜对重金属吸收、运输和累积的机制

遏蓝菜Thlaspi caerulescens可以在其地上部累积大量重金属如锌、镉等,是公认的超富集植物。由于该植物生物量小,不宜直接用于重金属污染的土壤植物修复,而被广泛作为一种模式植物来进行重金属富集机制研究。遏蓝菜对重金属离子的累积大致经过螯合剂解毒、地上部长距离运输以及在液泡中的储存等生理过程。已经发现的植物体内的金属螯合剂——有机酸、氨基酸、植物络合素(PCs)、金属硫蛋白(MT)和尼克烟酰胺NA等,区室化以及长距离运输相关的转运蛋白——ZIP(ZRT/IRTlike protein)、CDF(Cation diffusion facilitator)、Nramp(Natural resistance and macrophage protein)和HMA(Heavy metal ATPase)等家族,以上各种基因、多肽与蛋白等共同参与了植物对金属累积与耐受过程并发挥各自重要的作用。以下主要介绍了遏蓝菜重金属超富集相关的基因、多肽和蛋白,以及它们在重金属螯合作用和运输过程中的功能。     

真菌中锌簇蛋白的结构和功能

锌簇家族蛋白即Zn₂Cys₆类锌指蛋白,是真菌中特有的一类蛋白,它们属于转录因子类,广泛参与真菌中初级和次级代谢、胁迫应答和细胞分裂等生命活动的调控。锌簇蛋白主要包括N端的DNA结合结构域、中间的调节结构域和C端的酸性区域,其中DNA结合结构域包含锌指基序并负责结合靶基因的启动子。目前已经解析了多个锌簇家族转录因子DNA结合结构域的三维结构,并发现该家族中一些蛋白能够参与调控多个基因的表达,但缺乏对其结构、动力学和功能关系的全面分析。本文综合分析了不同锌簇蛋白与DNA结合的结构特征,总结其结构域与功能的关系,指出锌簇蛋白研究的重要方向,旨在为锌簇家族蛋白的深入研究提供思路。