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.     

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。     

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。     

氨基酸转运载体SLC38A1研究进展

氨基酸转运载体是介导氨基酸跨膜转运的膜蛋白,在医学、营养等生命科学领域有重要的研究意义。氨基酸转运载体SLC38A1选择性、生理性表达于人体正常大脑和胎盘组织,研究表明,SLC38A1在恶性肿瘤中呈过表达,可以促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和迁移。SLC38A1有望成为新的肿瘤靶点之一,本文就SLC38A1在肿瘤中的研究进展作一综述。     

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。     

囊泡转运蛋白SM蛋白家族的研究进展

真核细胞中含有多种不同功能的转运囊泡。虽然转运途径和携带物质各异,但细胞转运的基本分子机制却呈现出高度相似性和保守性。大多数转运途径都需要一种SNARE（Soluble NSF Attachment Protein Receptor）蛋白质复合体介导转运膜泡与靶膜的融合。同时,另一个蛋白家族,Secl／Muncl8蛋白（SM蛋白）也在囊泡运输中发挥重要作用。但是相比于对SNARE蛋白的认识的一致性,在不同的研究中SM蛋白的功能及其与SNARE复合体的相互作用方式却不尽相同。以下综述近年来有关SM蛋白结构和功能的研究进展,并归纳SM蛋白分子的作用机制、功能以及应用。     

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。     

脂肪酸转运蛋白家族(FATPs)的研究进展

长链脂肪酸在哺乳动物体内具有广泛的生理功能,特别是在生物膜的形成和动态特性维持中发挥着不可或缺的作用,同时,作为能量产生的重要原料,长链脂肪酸在保持心脏和骨骼肌正常功能方面也具有极其重要的作用.脂肪酸转运蛋白家族(fatty acid transport proteins,FATPs)是一组膜蛋白,在心脏、肝脏、肌肉和小肠等脂肪酸代谢活跃的组织器官中均有表达.已有研究表明,FATPs在长链脂肪酸的摄取和代谢调节中发挥着重要作用,现对FATPs的组织分布、结构特点、功能、作用机制及其与人类疾病的关系等方面进行综述.     

钠/二羧酸转运蛋白研究进展

钠／二羧酸转运蛋白(NaDCs)是一类负责转运枸橼酸、琥珀酸及α—酮酸等三羧酸循环中间产物的跨膜有机阴离子转运蛋白。分布于小肠、肾脏、肝脏、肾上腺、脑、肺及胎盘等组织。它不仅参与能量代谢、酸碱平衡调节,而与氨基酸及糖皮质激素的合成也有密切关系,新近研究发现它可能还是调控哺乳类寿限的重要基因之一。本文对NaDCs的生物学功能及病理生理意义做一综述。     

拟南芥CDF家族基因AtMTP6编码一个锌离子转运蛋白

CDF家族蛋白在金属离子的动态平衡和耐受过程中起重要作用,拟南芥基因组序列分析表明,拟南芥中CDF家族至少由12个成员构成.本研究通过功能互补的方法研究其中的一个成员AtMTP6的功能.应用RT-PCR克隆得到其cDNA,克隆至pMD18-T载体并测序,结果显示与AtMTP6的ORF序列一致.然后亚克隆至表达载体pTrc99A并转化至大肠杆菌突变株KAM3.IPTG诱导表达后进行功能互补分析,结果表明AtMTP6能转运锌离子进入KAM3,使细菌对高浓度的Zn2 更加敏感.     

GAI/RGA蛋白家族的研究进展

赤霉素(GAs)通过同细胞膜上的受体结合,经过一系列信号分子传递从而调节植物的生长发育。在已发现的植物GA信号传递分子中,有一类重要的组成元件—GAI/RGA家族蛋白,不仅作用于植物的种子萌发、茎的伸长和花的发育等许多方面,而且在GA信号转导途径与其他植物激素信号转导途径的相互作用中起着非常重要的作用。最近几年,对GAI/RGA家族蛋白的研究取得了惊人的进展。现就GAI/RGA家族蛋白的结构、在GA信号转导中的作用、在植物生长发育中的作用以及在激素相互关系中的作用等方面进行综述。     

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。     

The Zinc Transporter SLC39A13/ZIP13 Is Required for Connective Tissue Development; Its Involvement in BMP/TGF-β Signaling Pathways

Background

Zinc (Zn) is an essential trace element and it is abundant in connective tissues, however biological roles of Zn and its transporters in those tissues and cells remain unknown.

Methodology/Principal Findings

Here we report that mice deficient in Zn transporter Slc39a13/Zip13 show changes in bone, teeth and connective tissue reminiscent of the clinical spectrum of human Ehlers-Danlos syndrome (EDS). The Slc39a13 knockout (Slc39a13-KO) mice show defects in the maturation of osteoblasts, chondrocytes, odontoblasts, and fibroblasts. In the corresponding tissues and cells, impairment in bone morphogenic protein (BMP) and TGF-β signaling were observed. Homozygosity for a SLC39A13 loss of function mutation was detected in sibs affected by a unique variant of EDS that recapitulates the phenotype observed in Slc39a13-KO mice.

Conclusions/Significance

Hence, our results reveal a crucial role of SLC39A13/ZIP13 in connective tissue development at least in part due to its involvement in the BMP/TGF-β signaling pathways. The Slc39a13-KO mouse represents a novel animal model linking zinc metabolism, BMP/TGF-β signaling and connective tissue dysfunction.     

钾离子转运载体KUP/HAK/KT家族功能的研究进展

钾在植物生长发育中处于不可或缺的地位,钾离子的吸收和转运依靠钾离子通道和钾离子转运载体。植物中钾离子转运载体包括KUP/HAK/KT、Trk/HKT、KEA、CHX四个主要的家族,其中KUP/HAK/KT转运载体家族在植物的生长发育、逆境响应及信号转导中发挥重要作用。该文就该家族在以上这些功能进行总结概述。     

Karyopherins家族与核孔转运的研究进展

大分子物质入核是靠其核内定位序列（NLS）,而核内输出是靠其核输出信号（NES）,不同的NLS和NES直接或靠配体间接的被转运受体识,目前确定的转运受体都属于同一家族－Karyopherins家族,它们可以在核和胞质间穿梭,可以与小的Ran GTPase以及核孔蛋白相结合,Ran GTPase调节运受体与转运物,配体,核孔蛋白间的结合,而这是决定核孔转运的关键。然而一部分受体转运物复合物通过核孔复合体（NPC）并不需要Ran水解GTP。     

葡萄糖转运蛋白4的转运调控研究进展

GLUT4在胰岛素作用下的转运上膜是血糖调控的一个关键途径.其中包含了两个重要的过程-胰岛素信号转导以及GLUT4转运途径.在这两个过程中新的特异分子的发现以及它们功能特点的研究是发展有效的药物治疗糖尿病的关键因素.本文主要从GLUT4在胞内的循环途径,胰岛素调节的GLUT4的转运以及转运中的调控蛋白三个方面着手,综述了GLUT4的转运调控研究进展.     

Bex蛋白家族的研究进展

Bex家族(brain expressed,X-linked gene family)是X染色体连锁基因家族,虽然蛋白分子量只有120aa左右,但却包含了入核信号序列、出核信号基序、CAAX膜锚定序列等多个功能结构域,这些结构域的存在决定了Bex分子可以在亚细胞的不同部位间穿梭,执行不同的信号转导和生理功能。目前很多研究报导了Bex参与机体的发育与分化、细胞凋亡与肿瘤形成等重要的生理和病理过程,提示这类小分子蛋白家族可能扮演了重要的在体功能的角色。虽然人的Bex基因由我国学者首次发现,但国内有关Bex家族的研究工作和相关的理论参考均不多见。本文拟就Bex家族迄今为止突出的研究进展作一综述,旨在为下一步的功能研究工作提供理论参考和依据。     

Fic蛋白家族的研究进展

过去的研究发现了一个具有相同保守结构域的Fic(filamentation induced by cAMP)蛋白家族。虽然在原核生物中发现超过3 000种以上含有Fic结构域的不同蛋白质,但到目前为止,在包括人在内的真核生物中仅发现一种Fic蛋白。Fic结构域主要通过含有磷酸基团的化合物在转录中起作用,目前被人类关注的功能是单酰磷酸化(AMPylation, AMP化),一种类似磷酸化的蛋白质调控机制,是以ATP为底物将一磷酸腺苷(AMP)特异地转移至靶标氨基酸残基。该机制主要在细菌侵袭宿主、侵袭后增殖、致病的过程中发挥作用。真核细胞中的单磷酸腺苷化可以调控内质网的稳定性。本文主要对Fic蛋白的特征性结构和作用以及几种主要的Fic蛋白的结构、作用和研究方法进行综述。