细胞需要锌健康功能
锌是一种微量元素,许多人知道他们需要,但否则细节有点模糊。
不同,比如钙,大多数人都知道可以获得一杯牛奶,或一个香蕉中的钾,锌的来源有时不一样著名。
未知的锌进一步扩展到它是如何工作的。虽然研究表明锌是必不可少的重要功能细胞生长和增殖的DNA创造,免疫系统的支持,构建蛋白质和许多其他人不知道如何锌做它的工作。事实上,很多科学家知道如何在体内锌的功能,特别是在增长,其作用已经学会了通过研究缺锌的缺席的情况下。
然而,新发布的研究由艾米·帕尔默教授在博尔德的科罗拉多大学的生物化学部门,物流新light-fluorescent光,事实,在锌在细胞生长的作用。研究表明,锌水平过低或过高时,所有细胞增殖停止直到锌水平回到一个可以接受的范围内。它还揭示了一个现象研究者称为“锌脉冲”-对细胞分裂后,它经历短暂增加锌大约一个小时后回来。
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免费订阅”字段,这些荧光传感器是一大突破,因为他们允许我们衡量和量化了锌在单个细胞在许多小时,”帕尔默解释说。“我们可以观察锌作为细胞被准备分裂,分裂和的两个子细胞经历相同的过程。
“我们需要在细胞水平上理解为什么锌是必需的,它在哪里,多少是必需的。一个丢失的难题,尤其是当我们想到补锌,是理解和了解当细胞需要锌和他们实际需要多少。”
使用荧光
帕默,谁是国际公认的她的工作在发展中荧光传感器检测细胞中金属在不影响细胞的功能,和她的研究的同事使用的生物化学和工程创建一个传感器,只能绑定到锌和锌。
“这些荧光记者不太扰乱细胞,让它们自然循环,他们真的对这一领域未来的潮流的研究,”Palmer说。“我的同事塞布丽娜·斯宾塞真正开创了研究自然循环细胞的方法,我们从她那里学到了很多东西和她的实验室。我们的角是把这些专门为锌荧光记者和创建一些。”
帕默发起她实验室铜时,她和她的同事们开始开发这些荧光传感器,与她建立帕默完成博士后研究顾问,钱永健。钱获得诺贝尔化学奖的发现和发展绿色荧光蛋白,他和其他科学家用于追踪细胞中某些基因表达时间和地点。
“真正有趣的关于这些荧光传感器的是他们的基因编码的蛋白质,”Palmer说。“他们的DNA序列,一个DNA编码一种蛋白质,这种蛋白质会绑定到锌。
“这个颜色开关专门与锌结合,这是一个重大突破。很容易得到一个很小的反应,但它是很难得到一个非常大的,健壮的响应,可以用来追踪细胞超过60小时。我们经历了很多迭代优化工具来得到我们想要的他们的工作。”
付出得到了回报,因为大量的先前的研究化学物质添加到细胞分裂,以阻止他们或删除其增长serum-a过程,还可以去除锌。然后,把化学或添加增长血清三周细胞分裂,使细胞,这样他们都在同一时间做同样的事情。这种情况下,然而,不是发生在人体的代表。
通过引入荧光记者细胞,帕默和她的同事们不仅可以测量锌的水平,而且跟踪每个细胞超过60小时。使用自然循环细胞允许实时进行正常的业务。然后,研究人员计算出每个单元是在哪个州,它包含多少锌每一点。
对营养和疾病的影响
帕默的研究不仅是重要的,因为创新工具被开发并用于研究细胞周期,但是因为锌的重要性还没有广为人知缺锌可以显著的影响。大约17%的世界人口是锌缺乏和锌缺乏代表一个在世界上的某些地区的公共卫生危机。
严重缺锌会导致减速或停止生长和发育,性成熟迟缓,免疫功能受损和伤口愈合等。然而,科学家们现在开始理解当细胞需要锌和他们所需要的。
利用荧光传感器来跟踪单个细胞中的锌吸收超过60小时,帕默和她的研究人员能够发现锌脉冲发生在细胞分裂。
“我们还不知道为什么出现这种情况,但我们推测两个新的子细胞需要引入大量的锌建立单个细胞的增长,”Palmer说。“如果他们没有脉冲然后他们不能继续,他们必须暂停。”
研究人员还发现锌水平需要如果他们过高或过低然后细胞功能暂停直到锌水平恢复正常。在此暂停,他们难以观察到细胞的DNA。
在最近发表的研究结果基础上,本科帕默的实验室的研究人员正在研究高水平的锌经常发现在乳腺癌细胞,这些细胞为什么不暂停应对高锌水平的健康细胞。好像有一个安全开关,癌症细胞是能够绕过,帕默说。
深入了解何时和为什么细胞需要锌和多少可能“对理解人类营养在生物层面上,对了解锌失调或功能障碍疾病,”Palmer说。“我们真的努力明白设置点和基本机制,每一个细胞,它的感官锌状态如何,在一定范围内,它可以调节多少锌。
参考:Rakshit Holtzen SE, Lo MN,康威KA,帕默AE。人类细胞G1月初经验Zn2 +脉冲。细胞代表。2023;42 (6):112656。doi:10.1016 / j.celrep.2023.112656
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