Nature子刊：锌在细胞中运输的复杂细节

我们体内大约10%的蛋白质依赖锌。一组研究人员发现了一种微小但至关重要的蛋白质背后的秘密，这种蛋白质可以在我们体内穿梭锌离子，从而更深入地了解我们的细胞是如何保持最佳健康的。

　　

一组研究人员发现了一种微小但至关重要的蛋白质背后的秘密，这种蛋白质可以在我们体内穿梭锌离子(Zn2+)。这一发现让我们对细胞如何保持最佳健康状态有了更深入的了解。

Zn2+可能很小，但它们在我们的细胞中发挥着重要作用。锌可以促进酶催化、蛋白质折叠、DNA结合和调节基因表达，我们身体中大约10%的蛋白质依赖于Zn2+有效地发挥作用。

这项研究发表在2023年8月8日的《自然通讯》杂志上，重点研究了高尔基体——一种处理、分类并将细胞分配到最终目的地的细胞室。在高尔基体中，三种不同的锌转运体(ZnT)复合物- ZnT4, ZnT5/6和ZnT7 -协同将Zn2+离子从细胞内部(细胞质)引入高尔基体。虽然这些复合物长期以来一直被认为发挥着关键作用，但控制Zn2+在其中运输的精确机制仍然是一个谜。

“我们集中研究转运蛋白hZnT7，”该研究的通讯作者、东北大学先进材料科学多学科研究所教授稻叶健二说。“这项研究建立在我们之前的研究基础上，即hZnT7在Zn2+进入顺式高尔基池的过程中起着至关重要的作用，并调节伴侣蛋白ERp44的定位、运输和功能。”

为了揭示更多关于hZnT7的信息，Inaba和他的同事们采用了一种称为冷冻电子显微镜(cryo-EM)的先进技术。两台低温电子显微镜，一台来自东北大学，另一台来自东京大学，可以捕捉到hZnT7运行时的详细图像。通过使用特异性结合hZnT7的单克隆抗体Fab片段，研究人员成功地在近原子分辨率下确定了hZnT7的低温电镜结构，从而获得了对Zn2+转运机制的关键见解。

hZnT7与其他锌转运体(包括人ZnT8和细菌YiiP)的比较分析揭示了hZnT7不同的结构特征。hZnT7作为具有不同Zn2+键构型的同型二聚体的存在具有特别的意义。值得注意的是，hZnT7具有一个细长的细胞质富含组氨酸的环(His-loop)，该环与跨膜金属结合位点相连接，这是控制锌转移的重要特征。在通过his环吸收Zn2+的过程中，hZnT7经历了复杂的构象重排，揭示了一种无与伦比的锌运输机制。

众所周知，hZnT7是膳食锌吸收和控制体脂的关键角色。当身体某些部位的锌含量下降时，可能会导致一些问题，比如老鼠患前列腺癌，以及我们身体处理胰岛素的方式受到干扰。

Inaba补充说，他们的发现将有助于更好地理解某些病原体的分子过程。“据报道，高尔基区ZnT转运体的异常会导致糖尿病、癌症和免疫缺陷等致命疾病，因此在分子和细胞水平上了解这些疾病的致病机制至关重要。”