一個研究小組發現了鋅轉運蛋白復合物如何調節鋅離子(Zn2+)在高爾基體不同區域的濃度，并揭示了這種機制微調伴侶蛋白ERp44。

這些發現于9年2023月<>日發表在《自然通訊》雜志上，揭示了鋅穩態背后的關鍵化學和細胞生物學機制，這是避免糖尿病、癌癥、生長障礙和免疫缺陷等致命疾病所必需的。

作為一種微量元素，鋅對我們的健康至關重要。鋅2+對酶催化、蛋白質折疊、DNA結合和調節基因表達至關重要，近10%的人蛋白質組結合Zn2+因為它們的結構成熟和功能。

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分泌蛋白如激素、免疫球蛋白和凝血因子在內質網 (ER) 中合成和折疊，內質網 (ER) 是一個復雜的小管膜網絡。隨后，它們被運輸到高爾基體并在高爾基體中成熟，高爾基體是由多個扁平的囊組成的細胞器，稱為池，在將蛋白質引導到特定目的地之前對其進行分類和處理。伴侶蛋白對于維持蛋白質穩態和防止在這些細胞器中形成錯誤折疊或聚集的蛋白質至關重要。

該小組先前的研究表明，鋅2+在高爾基體中，在包括ER和高爾基體的早期分泌途徑中的蛋白質質量控制中起著至關重要的作用。該系統由ER-高爾基體循環伴侶蛋白ERp44介導。

在高爾基體中，存在三種ZnT配合物：ZnT4，Znt5 / 6和ZnT7。然而，直到現在，鋅的機制如何2+穩態在高爾基體中維持仍不清楚。

“使用化學生物學和細胞生物學方法，我們發現這些ZnT復合物調節Zn2+集中在不同的高爾基體隔室，即順式，內側和跨高爾基體池，“該研究的通訊作者，東北大學先進材料科學多學科研究所教授Kenji Inaba說。“我們還進一步闡明了由ZnT復合物控制的ERp44的細胞內運輸，定位和功能。

ERp44在高爾基體上捕獲未成熟的分泌蛋白，以防止其異常分泌。先前的研究表明，抑制ERp44表達的小鼠患有心力衰竭和低血壓。

此外，許多分泌鋅酶與各種疾病有關，包括癌細胞轉移和低磷酸血癥。這些酶依賴于高爾基體駐留的ZnT復合物來獲取Zn2+用于酶活性。ZnT5被抑制的雄性小鼠經歷了由心律失常引起的死亡，因此Zn可能存在相關性2+心血管疾病的穩態。

“我們的研究結果將有助于我們了解Zn破壞的機制。2+早期分泌途徑中的穩態導致病理狀況的發展，“稻葉補充道。

該小組希望他們研究中采用的策略可以描繪出維持細胞內Zn的機制的更大圖景。2+穩態，推薦未來可以測量鋅的研究2+在其他細胞器中，例如線粒體和細胞核。

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