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分享一篇发表在Cell MetaBolism上的文章,文章标题“Zinc transporter 1 functions in copper uptake and cuproptosis”,文章的通讯作者是来自北京生命科学研究所的王晓东教授和郑三多研究员。其中王晓东课题组致力于细胞死亡的分子机理方面的研究。
金属铜能够稳定蛋白质结构和辅助催化反应,其稳态对于维持细胞正常的生命过程至关重要。铜缺乏将导致神经元变性、认知障碍等等;铜过量则可能影响细胞代谢并引发铜死亡。一种已知的威尔逊氏病就是由铜积聚导致的。对于此病症,人们发现醋酸锌存在一定的治疗作用,并认为锌离子能够抑制铜的摄取;但是其中的机制尚不明确。本文,作者通过全基因组的CRISPR-Cas9发现了ZnT1蛋白:在缺失该蛋白的情形下细胞能抵御铜过量摄取造成的铜死亡。同时也进一步阐明锌离子对于铜摄取的竞争性抑制作用。
使用靶向全基因组的gRNA病毒感染HeLa细胞,并在0.5 mM的硫酸铜溶液下处理,最终收集对铜死亡存在抗性的细胞。扩增结果给出SLC30A1/ZnT1这一关键基因。通过ZnT1敲除实验和过表达实验,作者证明ZnT1介导了铜的细胞摄取。
通过冷冻电镜技术,作者获取了结合和未结合Zn离子下的ZnT1结构,并确定了Zn离子结合的关键残基。尽管未能得到清晰的Cu离子结合的ZnT1结构,作者通过对关键残基的突变实验证明这两种金属离子的结合位点事实上是相同的。并且,随着细胞外锌离子的加入,细胞的存活率增加,细胞内铜离子的浓度减少。这些实验证明了Zn离子的竞争性抑制作用。然而,ZnT1是否为体内醋酸锌治疗威尔逊氏病的靶标仍需验证。
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