十字花科黑腐病菌锌吸收调控蛋白中四个半胱氨酸残基的功能分析

细菌锌吸收调控蛋白(Zur)在调控细胞锌离子平衡中起核心作用。研究发现,大肠杆菌的Zur蛋白(ZurE.coli)中半胱氨酸残基Cys93、Cys96、Cys143和Cys146是锌离子结合位点,是感受锌离子浓度和调控锌离子平衡必需的氨基酸残基。本文研究了十字花科黒腐病菌(Xanthomonas campestris pathovar campestris,简称Xcc)的Zur蛋白(ZurXcc)。序列分析结果显示,ZurXcc的Cys125、Cys128、Cys165和Cys168是与ZurE.coli的Cys93、Cys96、Cys143和Cys146相对应的半胱氨酸残基,预示它们可能是ZurXcc中的锌离子结合位点。此外,氨基酸置换结果发现,Cys125、Cys128、Cys165和Cys168中任何一个被其它氨基酸置换后,ZurXcc即丧失调控锌离子平衡的能力,证明它们是ZurXcc调控锌离子平衡必不可少的,是可能的锌离子结合位点。胞外多糖(EPS)产量和致病力检测结果还表明,ZurXcc调控锌离子平衡、EPS产生和调控致病在结构和功能上都是可以分开的。

细胞内锌离子动态平衡及其与疾病的关系

锌离子是人体的必需微量元素,广泛参与细胞的增殖和分化、核酸与蛋白质的合成以及其它许多重要的生理活动。人体内锌离子缺乏会导致免疫力下降、男性生殖功能减退等问题;然而锌离子过剩,也会引发缺铁性贫血、提高心血管疾病发病率等。因此,维持体内锌离子的动态平衡、对于人体健康有着极其重要的作用。文章就细胞内调控锌离子动态平衡的4大关键成分:金属硫蛋白(MT,Metallothionein)、ZIP/SLC39A家族蛋白(solute-linked carrier 39A,SLC39A)、ZnT/SLC30A家族蛋白(solute-linked carrier 30A,SLC30A)、金属转录因子-1(Metal-response element-binding transcription factor-1)的结构功能及与锌离子动态平衡的关系,以及因锌离子动态平衡失衡而引发的多种疾病进行了总结和归纳。