羊草LcZIP1的铁转运功能鉴定

羊草在我国内蒙古草原广泛分布,是重要的乡土牧草,然而关于羊草矿质营养吸收的分子机制尚未受到广泛关注。关于ZIP家族在植物吸收和转运必需微量元素和重金属过程中的作用,在模式植物和农作物中研究较多。本研究从羊草转录组数据库中筛选到一个与ZIP同源的基因Lc206852,发现其与拟南芥ZIP家族的Zn^(2+)转运蛋白AtZIP1亲缘关系较近,因此将其命名为LcZIP1。利用TMHMM Server v.2.0进行跨膜域分析发现,LcZIP1是一种跨膜蛋白,有9个跨膜域,与禾本科短柄草属植物ZIP亲缘关系最近。将LcZIP1-GFP瞬时转染烟草叶表皮细胞和羊草叶原生质体进行亚细胞定位,发现LcZIP1定位于内质网。通过实时荧光定量PCR分析发现,缺铁、高铁和高锌环境可诱导LcZIP1表达,表明LcZIP1参与环境中Zn和Fe营养水平的响应。最后通过酵母功能互补试验证明,LcZIP1在低铁条件下能够使低铁敏感酵母突变体(△fet3/△fet4)恢复生长,暗示LcZIP1具有Fe^(2+)转运功能。以上结果对日后开发和利用微量元素强化农作物品质具有一定的参考价值。

蓝莓3个ZIP转运子的克隆及其生物学功能

蓝莓Vaccinium spp.的生长代谢极大程度受到金属离子平衡的影响,ZIP转运蛋白家族在调节植物体金属稳态中起着关键性作用,但目前有关蓝莓ZIP转运蛋白的相关研究较少。为探究蓝莓ZIP转运蛋白基因对铁(Fe)、锌(Zn)、镉(Cd)等金属离子的吸收转运机制,以北高丛蓝莓布里吉塔为研究材料,对蓝莓ZIP基因家族成员进行克隆,采用生物信息学方法分析得到候选基因的核苷酸序列、氨基酸序列、跨膜结构域,对比其他植物的ZIP家族基因,构建系统进化树并筛选得到高相似性的重点研究对象;通过添加金属水培蓝莓的VcZIPs基因表达量分析,探究蓝莓中ZIP转运子的生物学功能;通过转基因酵母金属耐性分析试验,验证VcZIPs异源表达时的功能。结果表明:克隆得到8个VcZIPs全长cDNA序列,其中筛选出3个转运子VcZIP4、VcZIP7、VcZIP9具有ZIP家族的典型二级结构,或为潜在的ZIP家族成员。q-RT-PCR结果表明,蓝莓叶部ZIP转运子的基因转录水平普遍受到过量金属离子的抑制;蓝莓根部的VcZIPs基因表达普遍受根际过量金属离子诱导,VcZIP4基因的表达量在缺Fe、过量Fe以及超量Cd处理组中分别上调为对照(CK)的5.3、86.5、和45.4倍,VcZIP7基因的表达量在过量Fe处理组中上调为对照的27.2倍,VcZIP 9基因的表达量在过量Cd、超量Cd条件下响应最显著,分别上调为对照(CK)的142.8倍和360.2倍。转基因酵母金属耐性分析试验表明,VcZIP7可能具有镉转运的功能;VcZIP4、VcZIP9均能介导锰的转运而VcZIP7不具备转运锰的能力;VcZIP4、VcZIP7、VcZIP9均具有铁转运功能,其中VcZIP7的铁转运功能最高,其相对较低的表达可能是蓝莓铁营养低效的重要原因。研究结果可为揭示蓝莓ZIP金属转运子家族的运输机制奠定基础。

锌转运蛋白ZIP在肝细胞癌中的表达及其预后意义

目的:通过深入挖掘肿瘤公共数据库中的基因信息,分析ZIP转运蛋白家族成员在肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)中的表达情况及与临床预后的相关性。方法:通过Oncomine和UCSC Xena等肿瘤学公共数据库对ZIP转运蛋白在HCC中的表达情况进行分析;使用cBioPortal数据库探究ZIP家族基因在HCC样本中的遗传改变;利用Kaplan-Meier plotter数据库分析ZIP家族成员表达水平与HCC患者临床预后的关系,探讨其潜在的临床意义。结果:HCC组织中ZIP1、ZIP6和ZIP10 mRNA表达水平明显上调,而ZIP5、ZIP8、ZIP9和ZIP14 mRNA表达水平却明显低于正常组织。进一步分析发现,基因拷贝数改变是引起ZIP1和ZIP14异常表达的重要原因,并且ZIP1扩增的患者的总生存期(OS)显著缩短。Kaplan-Meier分析结果表明,ZIP1、ZIP6和ZIP10高表达的HCC患者,其预后较差,而ZIP2、ZIP11和ZIP12高表达则提示HCC患者预后良好。此外,ZIP表达水平在携带不同类型危险因素的HCC患者预后中具有差异性,例如ZIP4基因高表达可能与肝炎病毒阴性患者的不良预后相关,而ZIP14基因高表达的肝炎病毒阴性或饮酒的HCC患者则预后良好。结论:ZIP转运蛋白表达与肝细胞癌患者临床预后相关,并且具有一定的差异性。

羊草ZIP家族成员LcZIP10的功能

羊草(Leymus chinensis)作为内蒙古草原的建群物种,是优质牧草资源,但目前对其矿质营养调控机理研究仍少有报道。植物ZIP家族被认为是植物从土壤吸收锌铁离子的主要功能蛋白,主要负责吸收和转运植物必需微量元素。本研究从羊草转录组数据库中筛选获得的LcZIP10,为拟南芥ZIP家族AtZIP10的同源基因,预测其具有锌铁转运功能。结果表明,LcZIP10在根叶中均有表达,且在叶中表达量显著高于根,同时高铁条件下会诱导LcZIP10表达,且该基因编码蛋白定位于液泡膜。随后,酵母功能互补实验证明,LcZIP10能够恢复铁敏感酵母突变体(Δfet3/Δfet4)的生长,说明具有Fe^(2+)转运功能。以上结果对日后开发和利用微量元素强化农作物品质具有一定的参考价值。

锌转运体ZIP13在小鼠肝脏缺血再灌注损伤中的作用

目的:探讨锌转运体ZIP13(SLC39A13)在肝脏缺血再灌注损伤中的作用及机制。方法:通过结扎肝左叶和肝中叶的门静脉及肝动脉共干,建立小鼠在体肝脏缺血再灌注模型,将小鼠分组如下:(1)ZIP13^(fl/fl)-Sham组、ZIP13^(fl/fl)+I1R12组和ZIP13^(LKO)+I1R12组。(2)ZIP13^(fl/fl)-Sham组、ZIP13^(fl/fl)+I1R24组和ZIP13^(LKO)+I1R24组。(3)Vector-Sham组、Vector+I1R12组和ZIP13^(OE)+I1R12组。(4)Vector-Sham组、Vector+I1R24组和ZIP13^(OE)+I1R24组,上述每组小鼠3~4只。采用电感耦合离子发射光谱仪(ICP-OES)测量肝组织的锌含量;试剂盒检测丙氨酸转氨酶(ALT)和门冬氨酸转氨酶(AST)水平;HE染色观察病理学改变;原位末端转移酶标记法(TUNEL法)检测细胞凋亡;Western印迹检测CHOP、GRP78和凋亡蛋白表达。结果:与ZIP13^(fl/fl)小鼠相比,ZIP13^(LKO)小鼠肝脏中ZIP13表达明显下降(t=6.26,P<0.01),而与Vector感染对照小鼠相比,ZIP13^(OE)小鼠肝脏ZIP13蛋白表达明显增加(t=4.17,P<0.05)。与ZIP13^(fl/fl)-Sham组相比,ZIP13^(fl/fl)+I1R12组血清ALT、AST水平升高(t=11.43、13.70,均P<0.001),ZIP13^(fl/fl)+I1R24组小鼠肝组织锌含量明显降低(t=13.49,P<0.001),内质网应激蛋白CHOP和GRP78表达增强(t=4.76、4.54,均P<0.05),凋亡蛋白Cleaved Caspase9和Cleaved Caspase3表达升高(t=4.56、3.73,均P<0.05)。与相应的ZIP13^(fl/fl)缺血再灌注组相比,ZIP13^(LKO)+I1R12组血清ALT、AST水平进一步升高(t=2.95、3.20,均P<0.05),ZIP13^(LKO)+I1R24组肝组织中锌含量显著降低(t=3.29,P<0.05),内质网应激蛋白表达上调(t=2.60、2.98,均P<0.05),凋亡蛋白表达也明显升高(t=3.44、2.49,均P<0.05)。与相应的Vector感染缺血再灌注组相比,ZIP13^(OE)+I1R12组血清ALT、AST水平明显下降(t=3.69、4.26,均P<0.05),ZIP13^(OE)+I1R24组小鼠肝组织中锌含量增加(t=3.88,P<0.05),内质网应激蛋白表达下降(t=3.47、2.88,均P<0.05),凋亡蛋白的表达水平也呈现降低(t=3.02、2.96,均P<0.05)。结论:肝脏缺血再灌注时,ZIP13通过维持肝脏锌稳态,减轻内质网应激和细胞凋亡。

螯合-缓冲营养液培养条件下添加外源锌对小麦幼苗生长和TaZIPs基因表达的影响

【目的】研究外源供锌对小麦幼苗根系发育、光合作用、金属离子平衡以及锌铁转运蛋白ZIP基因的表达,以期深入了解小麦的锌营养作用机理。【方法】采用水培试验方法,供试材料为冬小麦‘百农207’,试验共设置了5个锌(Zn)浓度处理:0(Zn0)、0.05(Zn0.05)、0.25(Zn0.25)、1.0(Zn1.0)和2.5(Zn2.5)mg/L。在处理3周后,测定了小麦幼苗株高、根长、干物质重、根系形态、光合参数、金属离子含量和基因表达量。【结果】Zn0.05处理幼苗的生长、干物质重最高;Zn0.25处理的幼苗根系形态(根表面积、根体积、平均根直径)、光合参数和锌转运能力最优。常规锌(Zn0.05、Zn0.25)处理下,小麦幼苗的生物量、根系形态参数、光合参数较Zn0处理分别增加了16.66%~35.91%、0.30%~27.0%、3.55%~58.11%,有效促进了小麦幼苗的正常生长发育;随着供锌水平的提高,小麦幼苗根部和地上部的锌含量和锌累积量显著增加,但Mn、Fe、Cu含量却呈降低趋势。在缺锌(Zn0)以及高锌(Zn1.0、Zn2.5)处理下,小麦幼苗的生长较常规锌处理(Zn0.05、Zn0.25)受到显著抑制,生物量较Zn0.05处理下降了25.6%~31.6%,根系形态指标较Zn0.25处理下降了1.3%~21.2%,光合参数较Zn0.25处理下降了5.00%~16.69%,造成了小麦幼苗生长受到阻碍、金属离子失衡以及光合系统紊乱,进而影响小麦幼苗的生长。TaZIPs基因表达结果显示,TaZIP3、TaZIP5、TaZIP7和TaZIP13基因在根系中的表达量随供锌水平的提高逐渐下降,说明这些基因受到缺锌的诱导性表达,在锌缺乏时通过较高的表达量促进了锌的吸收,维持了幼苗的正常生长;TaZIP6基因在根系中是组成性表达,其表达量几乎不受锌供应浓度的影响,但其在地上部的表达量随供锌浓度的提高逐渐增加,表明其可能参与了锌的转运。【结论】小麦幼苗的生长发育对缺锌和锌过量的响应机制不同。适量供锌明显改善小麦幼苗的光合作用,促进根系形态的发育,维持离子平衡,提高锌元素的吸收利用。锌缺乏上调了小麦体内锌稳态基因的表达量,促进了锌离子的吸收和转运;锌过量时小麦为维持细胞膜内外的离子平衡,减少了对Fe、Mn、Cu等微量元素的吸收,同时下调了锌吸收基因的表达量,以缓解锌毒害。

ZIP4与肿瘤生物学行为的研究进展

锌铁调控蛋白(ZIP)4是一种锌离子转运蛋白,不仅参与肠道上皮细胞锌离子的吸收,而且在肿瘤的发生、发展中也起着十分重要的作用。ZIP4的过表达促进了多种上皮源性恶性肿瘤的发生及转移,然而抑制ZIP4的表达可以有效抑制肿瘤细胞的生长和侵袭。目前研究认为,ZIP4介导的肿瘤侵袭转移主要是通过促进EMT的发生、促进炎性介质的产生、促进血管新生等方式进行,而且ZIP4表达高低与肿瘤化疗耐药具有相关性。

锌转运体Zip1在糖尿病缺血再灌注大鼠七氟烷后处理心肌保护中的作用

目的探讨糖尿病大鼠心肌缺血再灌注时锌转运体Zip1的表达变化与七氟烷后处理心肌保护作用的关系。方法采用随机数字表法将SD大鼠分为4组:心肌缺血再灌注(I/R)组、七氟烷后处理组(I/R+SEV组)、糖尿病心肌缺血再灌注组(DM+I/R组)、糖尿病七氟烷后处理组(DM+I/R+SEV组),每组15只。4组大鼠均采用缺血30 min再灌注120 min建立心肌缺血再灌注损伤模型。DM+I/R组和DM+I/R+SEV组采用高脂高糖饮食8周后腹腔注射35 mg/kg STZ建立糖尿病模型,然后再进行心肌缺血再灌注损伤。I/R+SEV组和DM+I/R+SEV组于再灌注开始前1 min,通过挥发罐持续吸入2.5%七氟烷10 min。采用ELISA法检测血清肌钙蛋白I(cTnI)浓度;然后处死大鼠取心脏,TTC染色法检测心肌梗死范围,免疫组化法检测心肌Zip1蛋白表达,蛋白免疫印迹法检测心肌Zip1、Drp1、PINK1、Parkin的表达水平。结果与I/R组比较,I/R+SEV组血清cTnI含量和心肌梗死体积百分比降低(P<0.05),Zip1表达差异无统计学意义(P>0.05),Drp1、PINK1、Parkin蛋白表达降低(P<0.05);与I/R组比较,DM+I/R组血清cTnI含量和心肌梗死体积百分比升高(P<0.05),Zip1表达显著降低(P<0.01),Drp1表达升高(P<0.05),PINK1、Parkin表达显著降低(P<0.01)。与I/R+SEV组比较,DM+I/R+SEV组血清cTnI含量和心肌梗死体积百分比升高(P<0.05),Zip1表达显著降低(P<0.01),Drp1表达显著升高(P<0.01),PINK1、Parkin表达降低(P<0.05)。与DM+I/R组相比,DM+I/R+SEV组上述指标差异均无统计学意义(P>0.05)。结论糖尿病大鼠七氟烷后处理心肌保护效应的消失可能与糖尿病大鼠心肌Zip1表达下调有关。

参与植物体内镉元素转运的植物锌铁转运蛋白ZIP研究进展

镉元素是植物的非必需元素,其为一种普遍存在且毒性很强的重金属,低浓度胁迫会抑制植物的生长发育,高浓度甚至会引起植物死亡。而镉元素的毒害效应与其被吸收入植物根部,并向植物体内转运有关,因此重金属转运蛋白在这个过程中起关键作用。近年来的研究表明,植物金属锌铁转运蛋白(ZIP转运蛋白)在调节植物体内镉元素的累积过程中起到了关键作用。本文综述了植物对非必需元素镉元素与必需元素锌、铁等在吸收、转运与积累过程中的联系,植物ZIP转运蛋白的结构特征及其植物响应镉元素胁迫中的研究进展,为系统了解植物对镉元素的吸收、转运与积累规律奠定基础。

锌铁转运蛋白ZIP1在肾癌中的表达及临床意义

目的探讨锌铁转运蛋白ZIP1在肾癌中的表达以及临床意义。方法采取Real-time PCR、Western blot及免疫荧光染色方法分别检测ZIP1 mRNA和蛋白在正常肾组织细胞系HK-2及肾癌细胞系769-P和ACHN中的表达差异。结果 ZIP1 mRNA和蛋白在肾癌细胞系769-P和ACHN中的表达水平明显低于正常肾组织细胞系HK-2(P<0.05);ZIP1蛋白在HK-2、769-P和ACHN三种细胞系中的细胞膜和细胞浆中均有表达,在769-P和ACHN细胞中ZIP1蛋白的荧光强度弱于HK-2细胞。结论锌铁转运蛋白ZIP1可能在肾癌的发生发展过程中发挥重要作用,可能是肾癌的一种潜在的肿瘤标记物。

锌转运体Zip2对心肌缺血再灌注小鼠心肌线粒体呼吸的调控作用

本研究旨在探讨锌转运体Zip2 (SLC39A2)在心肌缺血再灌注(ischemia/reperfusion, I/R)过程中对线粒体呼吸的调控作用及其机制。通过冠状动脉左前降支结扎建立小鼠在体心肌I/R损伤模型,用电感耦合离子发射光谱仪(inductively coupled plasma-optical emission spectrometer, ICP-OES)测量心肌组织的锌含量,用高分辨呼吸测定系统(Oxygraph-2K)检测小鼠心肌线粒体呼吸功能和氧化磷酸化水平,采用Western blot技术检测小鼠心肌组织STAT3和ERK的磷酸化水平。结果显示:(1)与假手术组相比,野生型小鼠I/R心肌组织的锌含量明显降低,Zip2基因敲除小鼠I/R心肌组织的锌含量进一步降低;(2)与野生对照组相比,Zip2基因敲除组小鼠心肌线粒体呼吸控制率(respiratory control ratio, RCR)和氧化磷酸化水平降低,I/R后上述指标进一步降低;(3)与野生对照组相比,I/R后Zip2基因敲除组小鼠心肌组织STAT3 (Ser727)和ERK的蛋白磷酸化水平均明显降低;(4)与空载体感染组相比,I/R后STAT3感染组心肌线粒体呼吸功能明显提高,而STAT3负突变体感染组心肌线粒体呼吸功能则降低。STAT3过表达可逆转Zip2基因敲除对线粒体呼吸的抑制作用。以上结果提示,心肌I/R时Zip2通过STAT3来调控线粒体呼吸,其机制可能与STAT3 (Ser727)的磷酸化有关,这可能是Zip2保护心肌的分子机制之一。