王福俤研究組PLoS ONE揭示鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白作用

日期：2012-08-15 08:07:14

來(lái)自中科院上海生科院營(yíng)養(yǎng)科學(xué)研究所，哈佛醫(yī)學(xué)院等處的研究人員利用嗎啉寡核苷酸（morpholino-oligonucleotides ，MO)技術(shù)成功構(gòu)建了Zip7 敲除斑馬魚(yú)模型，從中揭示鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Zip7在斑馬魚(yú)胚胎發(fā)育及維持鋅離子穩(wěn)態(tài)過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

文章的通訊作者是上海生命科學(xué)研究院營(yíng)養(yǎng)所王福俤研究員，王福俤博士研究組曾與美國(guó)密歇根大學(xué)、波士頓兒童醫(yī)院等處科學(xué)家合作，在Nature雜志上首次闡明了TRPML1是一種二價(jià)鐵離子(Fe2+ )通道，今年研究組項(xiàng)目入選了國(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年基金。

必需微量元素鋅是機(jī)體多種酶的必需組分或激活因子, 參與DNA復(fù)制、蛋白合成、細(xì)胞分化等，與發(fā)育、腦功能、骨骼生長(zhǎng)、免疫功能及生殖健康等密切相關(guān)，研究已發(fā)現(xiàn)鋅穩(wěn)態(tài)受SLC39A/Zip和SLC30A/ZnT兩個(gè)鋅轉(zhuǎn)運(yùn)家族調(diào)控。

王福俤在國(guó)外工作期間詳細(xì)研究了SLC39A/Zip家族中ZIP1、ZIP2、ZIP3、ZIP4、ZIP5轉(zhuǎn)運(yùn)鋅離子的功能及機(jī)制，并闡明了ZIP4突變導(dǎo)致小腸攝取鋅離子障礙而引發(fā)人類(lèi)遺傳性疾病腸病性肢端皮炎的分子機(jī)理（Human Molecular Genentics,2004）。

Zip7是SLC39A/Zip家族成員，有研究發(fā)現(xiàn)Zip7主要分布在細(xì)胞高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，對(duì)維持細(xì)胞生長(zhǎng)與凋亡具有作用。然而之前有關(guān)Zip7的研究主要是在細(xì)胞水平進(jìn)行的，Zip7對(duì)整個(gè)機(jī)體功能及發(fā)育的作用尚不清楚。

在這篇文章中，顏廣、張玉超和俞俊磊等研究生在王福俤研究員的指導(dǎo)下利用morpholino-oligonucleotides (MO)技術(shù)成功構(gòu)建了Zip7 knockdown斑馬魚(yú)模型。研究發(fā)現(xiàn)Zip7基因沉默以后胚胎發(fā)育異常，采用X射線(xiàn)熒光光譜技術(shù)（XRF）從整體水平觀察了鋅在機(jī)體中的分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)Zip7通過(guò)調(diào)控鋅在機(jī)體不同組織和器官中的分布來(lái)影響機(jī)體發(fā)育，其作用部位主要是頭部與眼睛。

此外，在進(jìn)行此項(xiàng)研究過(guò)程中，王福俤研究組與健康所科研人員合作，建立了微量元素代謝新基因的ENU化學(xué)誘變正向遺傳學(xué)篩選平臺(tái)，建成一次高通量（約3000個(gè)基因組）的斑馬魚(yú)金屬離子代謝異常突變體篩選，已篩選出20余個(gè)對(duì)高濃度致死劑量鋅離子、銅離子或鎘離子呈抵抗或敏感的斑馬魚(yú)突變株，為進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)調(diào)控微量元素的新基因，理解金屬代謝穩(wěn)態(tài)的分子機(jī)制、明確微量元素穩(wěn)態(tài)代謝紊亂相關(guān)疾病奠定了基礎(chǔ)。

MO技術(shù)是一種利用miRNA活性敲除、成熟敲除和特異控制的新技術(shù)。 miRNA的活性敲除通常利用靶向miRNA引導(dǎo)鏈的寡核苷酸。靶向miRNA的Morpholino oligonucleotides也能干擾miRNA的活性。單獨(dú)利用這種技術(shù)很難控制敲除的特異性。然而，靶向未成熟miRNA的溶核加工位點(diǎn)（nucleolytic processing sites，生物通編者譯）的Morpholino，能夠抑制miRNA的成熟。如此，靶向初級(jí)miRNA的成套的不重疊的Morpholino oligos，可以用于特異控制；如果靶向同一個(gè)miRNA的兩個(gè)不重疊的oligo引發(fā)的表型相同，就能說(shuō)明表型是由于靶miRNA的活性被敲除引起的，而非脫靶效應(yīng)。