Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
hZip1 (hSLC39A1) điều chỉnh cân bằng kẽm trong các tế bào biểu mô ruột
Tóm tắt
Kẽm là một nguyên tố vi lượng thiết yếu cần thiết cho quá trình xúc tác của enzyme, điều hòa gen và chuyển tín hiệu. Sự hấp thụ kẽm diễn ra trong ruột non; tuy nhiên, cơ chế mà qua đó các tế bào tích tụ kẽm vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng. Zip1 (SLC39A1) được dự đoán là một protein qua màng tế bào và được giả thuyết là, nhưng chưa được chứng minh conclusively, có vai trò trong việc trung gian dòng kẽm vào các tế bào ruột. Mục tiêu của nghiên cứu này là điều tra vai trò của hZip1 trong việc trung gian hấp thu kẽm ở các tế bào biểu mô ruột của người. Cả mRNA và protein hZip1 đều được phát hiện trong mô ruột người. Trong các tế bào ruột Caco-2 chưa phân hóa, hZip1 được định vị một phần tại lưới nội chất. Ngược lại, trong các tế bào Caco-2 đã phân hóa được nuôi cấy trong ma trận ngoại bào, protein hZip1 nằm gần miền vi nhung mao ngọn. Việc thiếu sự liên kết của kháng thể bề mặt và nội hóa cho thấy rằng hZip1 không có mặt trên màng plasma. Các nghiên cứu chức năng nhằm xác định vai trò của hZip1 trong việc tích tụ kẽm tế bào đã được thực hiện bằng cách sử dụng 65Zn. Trong các tế bào Caco-2 mang cấu trúc tối ưu hóa hZip1, sự tích tụ kẽm tế bào được gia tăng so với nhóm đối chứng. Ngược lại, các tế bào Caco-2 với cấu trúc siRNA hZip1 cho thấy sự giảm tích tụ kẽm. Tóm lại, chúng tôi cho thấy rằng sự phân hóa của tế bào Caco-2 thúc đẩy việc định hướng của hZip1 đến một khu vực gần miền ngọn. Khi không có hZip1 tại màng plasma ngọn, chúng tôi đề xuất rằng hZip1 có thể hoạt động như một cảm biến trong tế bào để điều chỉnh cân bằng kẽm trong các tế bào ruột của người.
Từ khóa
#kẽm #protein hZip1 #tế bào Caco-2 #cân bằng kẽm #tế bào biểu mô ruộtTài liệu tham khảo
Ackland ML, McArdle HJ (1990) Significance of extracellular zinc-binding ligands in the uptake of zinc by human fibroblasts. J Cell Physiol 145(3):409–413
Ackland ML, McArdle HJ (1996) Cation-dependent uptake of zinc in human fibroblasts. Biometals 9:29–37
Ackland M, Michalczyk A (2006) Zinc deficiency and its inherited disorders: a review. Genes Nutr 1:41–50
Ackland ML, van de Waarsenburg S, Jones R (2005) Synergistic antiproliferative action of the flavonols quercetin and kaempferol in cultured human cancer cell lines. In Vivo 19(1):69–76
Acquaviva F, De Biase I, Nezi L, Ruggiero G, Tatangelo F, Pisano C, Monticelli A, Garbi C, Acquaviva AM, Cocozza S (2005) Extra-mitochondrial localisation of frataxin and its association with IscU1 during enterocyte-like differentiation of the human colon adenocarcinoma cell line Caco-2. J Cell Sci 118(Pt 17):3917–3924
Bird AJ, Zhao H, Luo H, Jensen LT, Srinivasan C, Evans-Galea M, Winge DR, Eide DJ (2000) A dual role for zinc fingers in both DNA binding and zinc sensing by the Zap1 transcriptional activator. EMBO J 19(14):3704–3713
Cragg RA, Phillips SR, Piper JM, Varma JS, Campbell FC, Mathers JC, Ford D (2005) Homeostatic regulation of zinc transporters in the human small intestine by dietary zinc supplementation. Gut 54(4):469–478
Dufner-Beattie J, Langmade SJ, Wang F, Eide D, Andrews GK (2003) Structure, function, and regulation of a subfamily of mouse zinc transporter genes. J Biol Chem 278(50):50142–50150
Dufner-Beattie J, Huang ZL, Geiser J, Xu W, Andrews GK (2006) Mouse ZIP1 and ZIP3 genes together are essential for adaptation to dietary zinc deficiency during pregnancy. Genesis 44(5):239–251
Franklin RB, Ma J, Zou J, Guan Z, Kukoyi BI, Feng P, Costello LC (2003) Human ZIP1 is a major zinc uptake transporter for the accumulation of zinc in prostate cells. J Inorg Biochem 96(2–3):435–442
Gaither LA, Eide DJ (2001) The human ZIP1 transporter mediates zinc uptake in human K562 erythroleukemia cells. J Biol Chem 276(25):22258–22264
Gore A, Moran A, Hershfinkel M, Sekler I (2004) Inhibitory mechanism of store-operated Ca2 + channels by zinc. J Biol Chem 279(12):11106–11111
Gunshin H, Mackenzie B, Berger UV, Gunshin Y, Romero MF, Boron WF, Nussberger S, Gollan JL, Hediger MA (1997) Cloning and characterization of a mammalian proton-coupled metal-ion transporter. Nature 388(6641):482–488
Gurusamy KS, Farooqui N, Loizidou M, Dijk S, Taanman JW, Whiting S, Farquharson MJ, Fuller BJ, Davidson BR (2011) Influence of zinc and zinc chelator on HT-29 colorectal cell line. Biometals 24(1):143–151
Halbleib JM, Saaf AM, Brown PO, Nelson WJ (2007) Transcriptional modulation of genes encoding structural characteristics of differentiating enterocytes during development of a polarized epithelium in vitro. Mol Biol Cell 18(11):4261–4278
Hershfinkel M, Moran A, Grossman N, Sekler I (2001) A zinc-sensing receptor triggers the release of intracellular Ca2+ and regulates ion transport. Proc Natl Acad Sci USA 98(20):11749–11754
Huang L, Kirschke CP (2007) A di-leucine sorting signal in ZIP1 (SLC39A1) mediates endocytosis of the protein. FEBS J 274(15):3986–3997
Huang ZL, Dufner-Beattie J, Andrews GK (2006) Expression and regulation of SLC39A family zinc transporters in the developing mouse intestine. Dev Biol 295(2):571–579
Jou MY, Hall AG, Philipps AF, Kelleher SL, Lonnerdal B (2009) Tissue-specific alterations in zinc transporter expression in intestine and liver reflect a threshold for homeostatic compensation during dietary zinc deficiency in weanling rats. J Nutr 139(5):835–841
Kambe T, Geiser J, Lahner B, Salt DE, Andrews GK (2008) Slc39a1 to 3 (subfamily II) Zip genes in mice have unique cell-specific functions during adaptation to zinc deficiency. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 294(5):R1474–R1481
Khadeer MA, Sahu SN, Bai G, Abdulla S, Gupta A (2005) Expression of the zinc transporter ZIP1 in osteoclasts. Bone 37(3):296–304
Kury S, Dreno B, Bezieau S, Giraudet S, Kharfi M, Kamoun R, Moisan J-P (2002) Identification of SLC39A4, a gene involved in acrodermatitis enteropathica. Nat Genet 31(3):239–240
Lioumi M, Ferguson CA, Sharpe PT, Freeman T, Marenholz I, Mischke D, Heizmann C, Ragoussis J (1999) Isolation and characterization of human and mouse ZIRTL, a member of the IRT1 family of transporters, mapping within the epidermal differentiation complex. Genomics 62(2):272–280
Lu M, Fu D (2007) Structure of the zinc transporter YiiP. Science 317(5845):1746–1748
Maret W (2001) Crosstalk of the group IIa and IIb metals calcium and zinc in cellular signaling. Proc Natl Acad Sci USA 98(22):12325–12327
Maret W (2011) Metals on the move: zinc ions in cellular regulation and in the coordination dynamics of zinc proteins. Biometals 24:411–418
Michalczyk A, Allen JG, Blomeley RC, Ackland ML (2002) Constitutive expression of hZnT4 zinc transporter in human breast epithelial cells. Biochem J 364(Pt 1):105–113
Michalczyk A, Varigos G, Catto Smith A, Blomeley R, Ackland L (2003) Analysis of zinc transporter, hZnT4 (Slc30A4) gene expression in a mammary gland disorder leading to reduced zinc secretion into milk. Hum Genet 113:202–210
Milon B, Dhermy D, Pountney D, Bourgeois M, Beaumont C (2001) Differential subcellular localization of hZip1 in adherent and non-adherent cells. FEBS Lett 507(3):241–246
Milon B, Wu Q, Zou J, Costello LC, Franklin RB (2006) Histidine residues in the region between transmembrane domains III and IV of hZip1 are required for zinc transport across the plasma membrane in PC-3 cells. Biochim Biophys Acta 1758(10):1696–1701
Murgia C, Vespignani I, Cerase J, Nobili F, Perozzi G (1999) Cloning, expression, and vesicular localization of zinc transporter Dri 27/ZnT4 in intestinal tissue and cells. Am J Physiol 277(6 Pt 1):G1231–G1239
Nies DH (2007) Biochemistry. How cells control zinc homeostasis. Science 317(5845):1695–1696
Ohana E, Segal D, Palty R, Ton-That D, Moran A, Sensi SL, Weiss JH, Hershfinkel M, Sekler I (2004) A sodium zinc exchange mechanism is mediating extrusion of zinc in mammalian cells. J Biol Chem 279(6):4278–4284
Palmiter RD, Cole TB, Findley SD (1996a) ZnT-2, a mammalian protein that confers resistance to zinc by facilitating vesicular sequestration. EMBO J 15(8):1784–1791 issn: 0261-4189
Palmiter RD, Cole TB, Quaife CJ, Findley SD (1996b) ZnT-3, a putative transporter of zinc into synaptic vesicles. Proc Natl Acad Sci USA 93(25):14934–14939
Saaf AM, Halbleib JM, Chen X, Yuen ST, Leung SY, Nelson WJ, Brown PO (2007) Parallels between global transcriptional programs of polarizing Caco-2 intestinal epithelial cells in vitro and gene expression programs in normal colon and colon cancer. Mol Biol Cell 18(11):4245–4260
Schock F, Perrimon N (2002) Molecular mechanisms of epithelial morphogenesis. Annu Rev Cell Dev Biol 18:463–493
Schreider C, Peignon G, Thenet S, Chambaz J, Pincon-Raymond M (2002) Integrin-mediated functional polarization of Caco-2 cells through E-cadherin–actin complexes. J Cell Sci 115(Pt 3):543–552
Shen H, Qin H, Guo J (2008) Cooperation of metallothionein and zinc transporters for regulating zinc homeostasis in human intestinal Caco-2 cells. Nutr Res 28(6):406–413
Tang Z, Sahu SN, Khadeer MA, Bai G, Franklin RB, Gupta A (2006) Overexpression of the ZIP1 zinc transporter induces an osteogenic phenotype in mesenchymal stem cells. Bone 38(2):181–198
Wang K, Zhou B, Kuo Y-M, Zemansky J, Gitschier J (2002) A novel member of a zinc transporter family is defective in acrodermatitis enteropathica. Am J Hum Genet 71(1):66–73
Wang F, Dufner-Beattie J, Kim BE, Petris MJ, Andrews G, Eide DJ (2004) Zinc-stimulated endocytosis controls activity of the mouse ZIP1 and ZIP3 zinc uptake transporters. J Biol Chem 279(23):24631–24639
Wilson D, Varigos G, Ackland ML (2006) Apoptosis may underlie the pathology of zinc-deficient skin. Immunol Cell Biol 84(1):28–37
Yamaji S, Tennant J, Tandy S, Williams M, Singh Srai SK, Sharp P (2001) Zinc regulates the function and expression of the iron transporters DMT1 and IREG1 in human intestinal Caco-2 cell. FEBS Lett 507(2):137–141
Zemann N, Zemann A, Klein P, Elmadfa I, Huettinger M (2010) Differentiation- and polarization-dependent zinc tolerance in Caco-2 cells. Eur J Nutr 50(5):379–386