首个锌金属“伴侣蛋白”确定

科技日报北京5月19日电 (实习记者张佳欣)据17日发表在《细胞》与《细胞报告》杂志上的两篇论文,美国研究人员发现了第一个锌金属的伴侣蛋白,并将其命名为锌调节GTP酶金属蛋白激活剂1(ZNG1),它可将锌输送到需要它的蛋白质中,如果没有ZNG1,锌就无法发挥作用。研究结果揭示了所有生物都用来运输生存所必需的微量元素的关键机制,有助于解决缺锌的公共卫生问题,并开辟了一个全新的生物学探索领域。

人体细胞中十分之一的蛋白质需要金属锌,否则就无法在细胞代谢的各个方面发挥正常功能。世界上高达30%的人面临缺锌的风险,这可能导致生长缓慢、免疫功能受损、神经疾病和癌症。然而,尽管锌扮演着关键角色,但人们此前尚不清楚锌是如何进入利用锌的蛋白质中的,也不清楚人体细胞在缺乏锌时作出了什么反应。

其他微量金属,如镍和铜,通过“伴侣”在细胞内穿梭,因为它们可能是有毒的。伴侣蛋白可防止活性金属参与“不受欢迎的结合”。例如,一些微量金属与氧发生反应,会产生对细胞有害的自由基。但锌是一种相对无害的金属离子,似乎没有这种危险联系的倾向。然而,这并没有阻止科学家寻找锌伴侣蛋白的脚步。

此前,研究人员发现了所谓的锌伴侣蛋白家族中的一种蛋白质与一种名为蛋氨酸氨基肽酶(MAP1)的蛋白质之间相互作用的证据。

进一步实验证明,MAP1在从酵母和老鼠到植物和人类的几乎所有物种中都能修饰细胞中的许多蛋白质。如果MAP1不起作用,未修饰的蛋白质就会出现问题。而MAP1依赖于锌来发挥作用。而ZNG1是将锌输送到MAP1的伴侣蛋白。

“在金属生物学领域有一个巨大的缺口,我们一直无法识别金属伴侣蛋白。这是值得关注的,因为太多的蛋白质需要金属辅因子。”研究人员认为,当身体缺乏锌时,ZNG1可确保将锌输送到最重要的含锌蛋白质中,这开辟了一个令人兴奋的生物学新领域,有了这些调节因子,就可通过植入金属来控制许多不同的生理过程。

总编辑圈点

金属的伴侣蛋白是什么?你可以把它看作一个“转运商”,负责准确地运送,并交付金属离子给目标蛋白,全面参与并协助微量金属在人体内穿梭、激活、组装、结合。此次“锌伴侣”的发现,可以说让人们找到了锌发挥作用及维持细胞内金属平衡的“关窍”。除此之外,需要运用金属伴侣蛋白机制的可不止人体。对于农作物来说,在抵抗重金属、低温、干旱、高盐等胁迫危害时,这类伴侣蛋白也都发挥了极其重要的作用。

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