酿酒酵母镍离子转运蛋白鉴定及其在真核生物中的保守机制与毒性调控研究

本综述系统阐述了酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中非特异性镍离子转运机制，通过基因敲除株筛选发现Alr2p、Zrt1p等关键转运蛋白，并揭示Leu378等保守位点对镍转运的调控作用。研究首次深入解析真核生物镍吸收通路，为镍相关毒性机制（如ROS生成、过敏反应）及疾病（肺炎、癌症）防治提供新靶点。

　　

Highlight

通过比较不同二价金属离子转运蛋白突变株的镍敏感性，发现Δalr2、Δzrt1和Δmtm1突变体表现出高镍抗性，而Δftr1和Δctr1则为镍敏感型。进一步实验证实，酵母细胞中重金属离子转运蛋白对镍的亲和力排序为：Alr2p > Alr1p > Zrt1p > Smf1p > Pho84p > Ctr1p > Ftr1p。

Discussion

镍作为生物体必需微量元素，广泛参与能量代谢、氮代谢及酶功能调控（如氢酶和甲基还原酶）。近期研究表明，镍离子可能通过调节肠道菌群（如乳酸杆菌）影响宿主健康。然而环境镍污染易引发呼吸道疾病、炎症及癌症风险，其毒性主要源于非遗传毒性机制——诱导活性氧（ROS）、过氧化氢（H₂O₂）等氧化应激产物。本研究首次在真核模型中系统揭示镍离子通过非特异性转运蛋白（如ALR家族、ZRT1）的吸收机制，为解析高等生物镍毒性通路提供关键分子基础。

Conclusion

研究通过生物信息学分析锁定ALR1蛋白中Leu378、Leu605和Phe714为镍结合关键保守位点，突变体验证（L378A）显著影响镍转运功能。过量镍暴露会下调ALR1、ALR2和ZRT1的转录与表达水平，证实这些转运蛋白在镍稳态中的核心作用。该工作为真核生物镍代谢机制及相关疾病干预策略开辟了新方向。