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。     

锌稳态代谢调控造血发育的研究进展

锌是机体必需微量元素,对人体多系统发育有重要作用。锌缺乏是全球人群重要营养失衡性问题之一,与多种疾病发生相关。其中,锌稳态对于造血发育有着重大影响。造血发育是机体生成并分化成各系血细胞的过程,对生命的维系至关重要。临床研究数据提示,锌失衡会使髓系或者淋系造血细胞分化异常,尤其是对淋系影响更大,进而损伤机体免疫功能,影响人类健康。鉴于其关键生物功能,哺乳动物体内的锌稳态被严密调控,其中二价金属离子转运体SLC30和SLC39家族扮演着重要角色。近年研究发现,多个SLC30/SLC39蛋白通过调节锌稳态参与造血调控,如SLC39A8调控T细胞的活化、SLC39A10调控B细胞和巨噬细胞的分化、SLC30A1和SLC39A10可能参与红细胞成熟过程等。该综述将对锌稳态及其转运蛋白在造血发育中的研究进展进行回顾,并对该领域的未来发展方向进行探讨。     

锌离子、锌转运蛋白——细胞信号通路的新调控因子

锌(Zn)是人体内含量第二的必需微量金属元素,锌过量或缺失与多种发育缺陷和疾病发生高度相关。细胞内外锌离子转运及稳态维持主要依靠锌转运蛋白来实现。依据锌离子转运方向,锌转运蛋白分为ZIP和ZnT两个家族。锌离子和锌转运蛋白不仅能够作为重要的结构/催化因子调节相关蛋白(特别是酶)的活性,还可以作为信使广泛地参与多种细胞信号转导途径。而与其他功能相比,锌离子和锌转运蛋白作为信号调节因子的研究起步较晚,但近年来进展很快。该文聚焦于ZIP和ZnT家族成员,简要介绍其蛋白结构、分布位置、及转运机制等研究成果,重点总结近年来有关锌转运蛋白直接或间接地(通过调节胞内锌离子)调控细胞信号通路的分子机制的研究进展。     

锰离子转运蛋白的发现及功能机制研究进展

锰是维持人体健康的必需微量元素。锰缺乏或过量均可促发系列重大疾病发生。机体或细胞锰离子的稳态维持受多个锰离子转运蛋白的调控。近年,三个关键的锰离子转运蛋白SLC39A8、SLC39A14和SLC30A10相继被发现,这些基因突变可直接导致锰代谢异常所致的人类遗传病;同时,相关基因敲除或转基因模式动物模型不仅能够模拟人类锰代谢异常的症状,而且可深入研究这些锰离子转运蛋白在器官和细胞内的功能及其分子调控机制,从而开启了锰稳态调控研究的崭新征程。此外,有研究提示二价金属转运蛋白1(DMT1)、膜铁转运蛋白(FPN)、转铁蛋白/转铁蛋白受体系统(TF/Tf R)、TMEM165、分泌型Ca2+通道1(SPCA1)及ATP13A2等膜蛋白也可能参与细胞锰离子转运,使得锰离子的稳态调控变得更为复杂。现就锰转运蛋白的发现及功能机制研究的国内外进展作系统性综述,为后续研究提供新思路。     

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。     

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。     

溶质载体家族4结构、功能及疾病相关性研究进展

溶质载体家族4 (solute carrier family 4, SLC4)包括10个成员(SLC4A1～5, SLC4A7～11),分别表达于人体内多个组织,不同成员在其底物依赖、电荷转运化学计量和组织表达等方面有所不同,其共同功能是参与多种离子的跨膜交换,涉及许多重要的生理过程,如红细胞CO2运输、细胞体积和细胞内pH调节等。近几年,很多研究发现SLC4家族成员与人类疾病发生相关,当SLC4家族成员发生基因突变时,机体会发生一系列功能障碍进而导致一些疾病发生。本综述对SLC4家族各成员的结构和功能以及疾病相关性的研究进展进行了总结和分析,以期为此类疾病的防治提供参考。     

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。     

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。     

拟南芥COPT家族蛋白研究进展

铜(Cu)是植物必需的微量元素, 作为多种酶的辅因子参与许多植物生理生化反应。Cu缺乏和过量均影响植物正常生长发育, 因此植物进化出精妙复杂的调控网络来严格控制植物体内的Cu含量。植物Cu转运蛋白COPT家族成员与Cu有很高的亲和力, 能够调节植物对Cu的吸收和转运, 在维持植物体内Cu稳态平衡过程中发挥重要作用。COPT蛋白涉及不同的Cu转运功能, 如从外界环境中摄取Cu、从细胞器中输出Cu、长距离运输Cu以及在不同器官间动用和再分配Cu。此外, COPT蛋白在其它离子的稳态平衡维持、昼夜节律性生物钟调控、植物激素合成和植物对激素信号的感受过程中也发挥重要作用。该文综述了模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana) COPT家族各成员的表达和定位、调控机制以及生物学功能等方面的最新进展。     

拟南芥COPT家族蛋白研究进展

铜(Cu)是植物必需的微量元素, 作为多种酶的辅因子参与许多植物生理生化反应。Cu缺乏和过量均影响植物正常生长发育, 因此植物进化出精妙复杂的调控网络来严格控制植物体内的Cu含量。植物Cu转运蛋白COPT家族成员与Cu有很高的亲和力, 能够调节植物对Cu的吸收和转运, 在维持植物体内Cu稳态平衡过程中发挥重要作用。COPT蛋白涉及不同的Cu转运功能, 如从外界环境中摄取Cu、从细胞器中输出Cu、长距离运输Cu以及在不同器官间动用和再分配Cu。此外, COPT蛋白在其它离子的稳态平衡维持、昼夜节律性生物钟调控、植物激素合成和植物对激素信号的感受过程中也发挥重要作用。该文综述了模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana) COPT家族各成员的表达和定位、调控机制以及生物学功能等方面的最新进展。     

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。     

单羧酸转运蛋白家族及其生物学功能

单羧酸转运蛋白家族是哺乳动物细胞膜上一类重要的跨膜转运蛋白,负责乳酸,短链脂肪酸等单羧酸类化合物的跨膜转运,涉及多种生物学功能,包括促进营养物质吸收、影响代谢动态平衡、调节胞内pH值以及参与药物输送等.迄今为止,单羧酸转运蛋白家族已发现有1 4个成员,各亚型间具有底物差异性和组织分布特异性.研究单羧酸转运蛋白家族的生化特征、组织分布、生物学功能及基因表达调控,将为人和动物的营养代谢稳衡和疾病治疗提供新的方法.     

钠氢交换蛋白的研究进展

钠氢交换蛋白是一类存在于细胞膜表面的离子转运泵蛋白家族.它负责将细胞内H 与胞外Na 按照1:1的比例进行交换来调控细胞内pH的动态平衡,影响细胞的容积、运动、分化、凋亡和营养吸收,从而参与许多复杂的生理和病理过程.迄今为止,钠氢交换蛋白家族已发现有9个成员,各亚型间具有结构相似性和组织分布特异性.深入研究NHE的结构、功能及基因表达调控,将为人和哺乳动物的营养生理、疾病治疗提供新的思路和方法.     

SLC25A51——首次发现的哺乳动物细胞线粒体NAD+转运体

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD⁺)及其还原形式NADH是糖酵解和线粒体呼吸作用中重要的辅因子,在能量代谢中发挥重要作用。当线粒体缺乏NAD⁺细胞因不能持续产生ATP而出现功能异常。以往研究发现酵母与植物的线粒体上均存在NAD+转运体,可以将NAD+转运至线粒体。但哺乳动物线粒体内膜上是否有NAD+转运体,一直存有争议。近来,美国宾夕法尼亚一研究团队首次证明SLC25A51可以在哺乳动物线粒体上发挥NAD+转运蛋白的功能。     

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。     

植物液泡膜阳离子/H+反向转运蛋白结构和功能研究进展

阳离子转运蛋白在调节细胞质阳离子浓度过程中发挥关键作用。液泡是一个储存多种离子的重要细胞器,阳离子 (Ca2+)/H+反向转运蛋白CAXs定位在液泡膜上,主要参与Ca2+向液泡的转运,也参与其他阳离子的转运。近年来,植物中分离鉴定了多个CAX基因,植物CAXs主要有4个功能域：NRR通过自抑制机制调节Ca2+转运活性,CaD和C功能域分别赋予CAXs的Ca2+和Mn2+专一性转运活性,D功能域可调节细胞质pH。拟南芥AtCAXs参与植物的生长发育和胁迫适应过程,AtCAX3主要在盐胁迫下转运Ca2+,At     

植物铜转运蛋白结构、功能及调控机制

植物通过转运蛋白吸收和转运矿质离子。为保持离子可用性和避免离子过度积累,离子转运蛋白的丰度和活性受到严格调控。铜转运蛋白(copper transporter, COPT)具有明显的结构特征和独特的亚细胞定位模式,在植物铜吸收、内源免疫和共生固氮等过程中发挥重要作用。该文对植物COPT家族蛋白的结构特征、生物学功能和调控机制等方面的研究进展进行综述,为植物铜稳态机制的揭示及品种改良提供参考。