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生物學中的鋅
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鋅是人類[1][2][3]、其他動物[4]、植物[5]和微生物中所不能缺少的微量元素。[6] 它在超過300中酶和1000種轉錄因子的功能中發揮着至關重要的作用,[3] 並在金屬硫蛋白中儲存和轉移.[7][8] 它是人體中含量僅次於鐵的第二大微量金屬,也是所有酶類中出現的唯一金屬。[5][3]
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在蛋白質中,鋅離子通常與天冬氨酸、穀氨酸、半胱氨酸和組氨酸的氨基酸側鏈配位。想要理論性地描述和計算這種鋅在蛋白質(以及其他過渡金屬)中的結合是困難的。[9]
整個人體中分佈着大約2-4克鋅。[10]大多數鋅存在於大腦、肌肉、骨骼、腎臟和肝臟中,其中前列腺和眼睛部分的濃度最高。[11]精液特別富含鋅,鋅是前列腺功能和生殖器官生長的關鍵因素。[12]
身體的鋅穩態主要由腸道控制。在這裏,ZIP4,尤其是TRPM7與出生後生活所必需的腸道鋅攝取有關。[13][14]
在人類中,鋅的生物學作用無處不在。[15][2]它與範圍廣泛的有機配體相互作用,[15]並在 RNA 和 DNA 的代謝、信號轉導和基因表達中發揮作用。它還調節細胞凋亡。 2015 年的一篇綜述表明,大約 10%的人類蛋白質能夠結合鋅,[16]此外還有數百種蛋白質運輸和運輸鋅;在擬南芥植物中進行的一項研究發現了 2367 種與鋅相關的蛋白質。[5]
在大腦中,鋅被穀氨酸能神經元儲存在特定的突觸小泡中,可以調節神經元的興奮性。[2][3][17] 它在突觸可塑性和學習中起着關鍵作用。[2][18]鋅穩態在中樞神經系統的功能調節中也起着關鍵作用。[2][17][3]中樞神經系統鋅穩態失調導致突觸鋅濃度過高被認為是通過線粒體氧化應激誘導的神經毒性(例如,通過破壞電子傳遞鏈中涉及的某些酶,包括複合物 I 、複合物 III和α-酮戊二酸脫氫酶)、鈣穩態失調、穀氨酸能神經元興奮性毒性和干擾神經元內信號轉導。[2][19]L-和D-組氨酸促進腦鋅攝取。[20]SLC30A3是參與腦鋅穩態的主要鋅轉運體。[2]