鋅離子運輸蛋白調控B淋巴細胞初期發育

Posted on 2014/11/21 in 人體的防禦, 新知, 生命科學, 科技報導 with 沒有迴響 2,595 views

鋅離子運輸蛋白調控B淋巴細胞初期發育(Zinc transporter regulates early B-cell development)
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

編譯來源：亜鉛はB細胞の生存・維持に重要

鋅離子是生物體代謝的必要微量元素，若代謝異常，會引發糖尿病、味覺異常、皮膚病變、生殖機能下降、及免疫不全等。目前認為細胞內鋅離子濃度，受到鋅離子運輸蛋白(transporter)的調控。存在細胞內的鋅離子，擔任訊息傳遞的角色，在細胞內訊息傳遞控制扮演重要的角色。

觀察鋅離子運輸蛋白「ZIP13」基因缺失(gene deletion)大鼠，會出現骨骼、牙齒、皮膚等硬組織或結締組織的異常，目前已知ZIP13在骨骼形成相關的增殖因子BMP、或於組織發育、細胞分化等扮演重要角色的增殖因子TGF-β之訊息傳遞調控有關。另外，「ZIP14」基因缺失老鼠，會出現軟骨骨化、以及成長賀爾蒙生成、醣類生成等異常，因此瞭解ZIP14與賀爾蒙等訊息傳遞至細胞內G蛋白偶聯受體1的調控有關。

目前也已知各種鋅離子運輸蛋白所調控的訊息，具有專一性。但與免疫反應高度相關的B淋巴細胞，是由何種鋅離子運輸蛋白調控仍未明，因此日本理化學研究所統合生命醫學研究中心的研究團隊，針對B淋巴細胞鋅離子運輸蛋白ZIP10基因缺失的大鼠表現型進行解析，嘗試解開該鋅離子運輸蛋白所扮演的功能。

圖一 : 圖A-僅B淋巴細胞ZIP10基因缺失大鼠的脾臟，較野生型(對照組)明顯萎縮；圖B-以流式細胞儀分析B淋巴細胞發育初期階段的前驅細胞-Pro-B淋巴細胞及Pre-B淋巴細胞數目，ZIP10基因缺失大鼠的脾臟也較野生型顯著減少。

該研究團隊發現B淋巴細胞鋅離子運輸蛋白ZIP10基因缺失的大鼠，其與免疫反應相關的重要組織－脾臟明顯萎縮，並發現B細胞亦減少(圖一)。另外，對ZIP10基因缺失的大鼠使用大鼠造血幹細胞進行B淋巴細胞的分化誘導實驗，發現無法誘導其分化產生B淋巴前驅細胞。以上實驗結果表示鋅離子運輸蛋白ZIP10在B淋巴細胞發育初期是必要的。

研究團隊接著使用大鼠骨髓細胞株，以基因表現減量(gene knock down)法促使ZIP10減少，藉此探索ZIP10基因缺失造成B淋巴細胞減少的分子機制。結果發現，ZIP10的減少，會活化細胞凋亡(apoptosis)的凋亡蛋白酶(caspase)，促使細胞凋亡明顯增加。另外，細胞介素(cytokine)調控的JAK/STAT路徑2，對B淋巴前驅細胞的增殖或生存亦扮演重要的角色。研究團隊使用野生型大鼠骨髓的Pro-B淋巴細胞(一種B淋巴前驅細胞)及大鼠骨髓細胞株，嘗試解析ZIP10基因表現會因為受到細胞介素刺激而產生何種變動。結果發現，受細胞介素刺激而活化的STAP3或STAT5，會導致ZIP10基因表現上升，鋅離子流入細胞內的量也明顯增加。

綜合以上結果顯示，B淋巴細胞發育階段，存在「細胞介素→JAK/STAT→鋅離子運輸蛋白ZIP10→鋅離子訊息→凋亡蛋白酶」的訊息傳遞變換機制(圖二)，此過程的鋅離子訊息，會調節凋亡蛋白酶的活性，達到調控B淋巴前驅細胞的細胞凋亡運作。此研究成果2014年8月12日刊載於美國知名科學期刊「PNAS」。