近日,王福俤教授团队在国际期刊European Journal of Cell Biology在线发表了题为“Zinc transporter Slc30a1 regulates melanocyte development by interacting with mt2 in zebrafish”的研究论文揭示了斑马鱼中转运蛋白Slc30a1和金属蛋白Mt2互作介导锌离子稳态并调控黑色素细胞增殖的新机制[1]。 图:Slc30a1-Mt2调控色素细胞锌稳态及发育(摘自文章Fig-Abstract) 调控机制 色素细胞为人类皮肤和眼睛提供着色并保护这些组织免受过度光照的伤害。皮肤色素skin pigments和眼睛色素retina pigment epithelium发育起源于不同的前体细胞,仅在进化过程中保留了部分共同调控机制,例如通过mitf、 tyr和dct等基因调控黑色素细胞的分化和增殖[2]。两种色素细胞是否共享其他发育调控机制却鲜有报道。 本团队研究发现,斑马鱼Slc30a1突变体同时出现了皮肤色素和眼睛色素增加的表型,在此之前我们已经证明转运蛋白Slc30a1在斑马鱼体内主要发挥将锌离子排出细胞的功能[3],提示Slc30a1突变体中锌离子在细胞内蓄积导致色素细胞增殖。 SMARTseq数据分析提示mt2是响应锌蓄积而发生表达变化最显著的基因,同时原位杂交也表明mt2在突变体眼睛和皮肤色素中特异地高表达。 图:mt2在突变体眼睛和皮肤色素细胞中特异地高表达(摘自文章Fig-3) 锌离子重要作用 通过锌离子传感器测量细胞内的锌浓度变化,以及色素细胞增殖检测,本研究进一步证实了Slc30a1突变体色素细胞中锌离子显著蓄积,而mt2通过响应锌蓄积而高表达,对缓冲高锌浓度刺激下色素细胞异常增生具有积极的生理意义。 。 图:Slc30a1-Mt2共同调控皮肤色素和眼睛色素细胞增殖(摘自文章Fig-4) 结 论 综上所述,本研究发现转运蛋白Slc30a1和金属蛋白Mt2是色素细胞中重要的锌离子稳态调节蛋白,两者协调作用平衡细胞内锌离子浓度从而调控色素细胞增殖和发育,Slc30a1-Mt2-Zinc稳态是本研究全新发现的皮肤色素和眼睛色素细胞共享的发育调控体系,此外该稳态体系调控色素细胞增殖,也可能是黑色素瘤等色素增生相关疾病潜在的治疗靶点。 浙江大学医学院副教授夏梽丹博士为这篇研究论文的第一作者和共同通讯作者,硕士杨秀为这篇研究论文的共同第一作者,王福俤教授为论文的通讯作者。王福俤教授团队多年来聚焦Slc30a和Slc39a二价金属离子转运蛋白家族的生理功能研究,已经揭示其中多个转运蛋白的生理功能[4-7]。 第一作者简介 夏梽丹,博士,副教授,硕士生导师 【研究方向】 微量元素代谢及相关疾病的动物模型构建和机制研究 参考文献: [1] Zhidan Xia, Xiu Yang, Xinying Bi, Xiujuan Tong, Junxia Min, Fudi Wang. Zinc transporter Slc30a1 regulates melanocyte development by interacting with mt2 in zebrafish. 2022. Eur J Cell Biol. 101(4):151272. doi: 10.1016/j.ejcb.2022.151272. [2] Richard L Mort, Ian J Jackson, E Elizabeth Patton. 2015. The melanocyte lineage in development and disease. Development 142, 620-632. [3] Zhidan Xia, Xinying Bi, Sisi Yang, Xiu Yang, Zijun Song, Jiayu Wei, Pengfei Xu, Lother Rink, Junxia Min, Fudi Wang. Metal transporter Slc30a1 controls pharyngeal neural crest differentiation via the zinc-Snai2-Jag1 cascade. MedComm. 2021;1-20. [4] Hong Gao, Lu Zhao, Hao Wang, Enjun Xie, Xinhui Wang, Qian Wu, Yingying Yu, Xuyan He, Hongbin Ji, Lother Rink, Junxia Min, Fudi Wang. 2017. Metal transporter Slc39a10 regulates susceptibility to inflammatory stimuli by controlling macrophage survival. Proc Natl Acad Sci U S A. 114, 12940-12945. [5] Xinhui Wang, Hong Gao, Wenhui Wu, Enjun Xie, Yingying Yu, Xuyan He, Jiang Li, Wanru Zheng, Xudong Wang, Xizhi Cao, Zhuoxian Meng, Ligong Chen, Junxia Min, Fudi Wang. 2019. The zinc transporter Slc39a5 controls glucose sensing and insulin secretion in pancreatic beta-cells via Sirt1- and Pgc-1alpha-mediated regulation of Glut2. Protein & cell 10, 436-449. [6] Zhidan Xia, Xinying Bi, Jia Lian, Wei Dai, Xuyan He, Lu Zhao, Junxia Min, Fudi Wang. 2020. Slc39a5-mediated zinc homeostasis plays an essential role in venous angiogenesis in zebrafish. Open Biol. 10, 200281. [7] Zhidan Xia, Jiayu Wei, Yingniang Li, Jia Wang, Wenwen Li, Kai Wang, Xiaoli Hong, Lu Zhao, Caiyong Chen, Junxia Min, Fudi Wang. 2017. Zebrafish slc30a10 deficiency revealed a novel compensatory mechanism of Atp2c1 in maintaining manganese homeostasis. PLoS genetics 13, e1006892.
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