Podcasts about zn2

Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2022.11.03.515052v1?rss=1 Authors: Hu, X., Xiao, W., Lei, Y., Green, A. J., Li, X., Maradana, M. R., Gao, Y., Xie, X., Wang, R., Chennell, G., Basson, M. A., Kille, P., Maret, W., Bewick, G., Zhou, Y., Hogstrand, C. Abstract: Both zinc and plant-derived ligands of the aryl hydrocarbon receptor (AHR) are dietary components which regulate intestinal epithelial barrier function and protect against Inflammatory Bowel Disease (IBD)1,2. Here, we explore whether zinc and AHR pathway are linked using a mouse IBD model with follow-on studies on human and mouse ileum organoids. Our data demonstrate that AHR regulates cellular zinc uptake, and that zinc is an integral part of AHR signalling processes. We show that dietary supplementation in mice with the plant-derived AHR ligand precursor, indole-3-carbinol (I3C), offers a high level of protection against dextran sulfate sodium induced IBD while protection fails in mice with AHR deleted in the intestinal epithelium. AHR agonist treatment is also ineffective in mice with a nutritional zinc deficiency. Experiments in the human Caco-2 cell line and ileum organoids showed that AHR activation increases total cellular zinc and cytosolic free Zn2+ concentrations through transcriptional upregulation of several SLC39 zinc importers. As a consequence, genes for tight junction (TJ) proteins were upregulated in a zinc-dependent manner involving zinc inhibition of signalling to NF-{kappa}B and attenuated degradation of TJ proteins through zinc inhibition of calpain activity. Thus, our data indicate that AHR activation by plant-derived dietary ligands improves gut barrier function via zinc-dependent cellular pathways, suggesting that combined dietary supplementation with AHR ligands and zinc might be effective in preventing and treating inflammatory gut disorders. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info Podcast created by Paper Player, LLC

Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2022.10.14.512337v1?rss=1 Authors: Wu, F., Cheng, Y., Zhou, J., Ye, P., Liu, X., Zhang, L., Lin, R., Xiang, S., Liu, Z., Wang, C. Abstract: A high concentration of oxalate is associated with an increased risk of kidney calcium oxalate (CaOx) stones, and the degradation of exogenous oxalate mainly depends on oxalate-degrading enzymes from the intestinal microbiome. We found that Zinc Gluconate supplement to patients with CaOx kidney stones could significantly improve the abundance of oxalate metabolizing bacteria in human body through clinical experiments on the premise of simultaneous antibiotic treatment and the imbalance of Lactobacillus and OxDC was involved in CaOx kidney stones through clinical sample analysis. Then, we identified that Zn2+ could be used as an external factor to improve the activity of OxDC and protect Lactobacillus, achieved the preventive effect on rats with stones aggravated by antibiotics. Finally, by analyzing the three-dimensional structure of OxDC and some in vitro experiments, we propose a hypothesis Zn2+ increases the metabolism of oxalate in humans through its positive effects on Lactobacillus and OxDC to reduce CaOx kidney stone symptoms in rats. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info Podcast created by Paper Player, LLC

Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2020.08.29.273482v1?rss=1 Authors: Gomez, J. L., Bonaventura, J., Keighron, J., Wright, K. M., Marable, D. L., Rodriguez, L. A., Lam, S., Carlton, M. L., Ellis, R. J., Jordan, C., Bi, G.-H., Pignatelli, M., Bannon, M. J., Xi, Z.-X., Tanda, G., Michaelides, M. Abstract: Cocaine binds to the dopamine transporter (DAT) in the striatum to regulate cocaine reward and seeking behavior. Zinc (Zn2+) also binds to the DAT, but the in vivo relevance of this interaction is unknown. We found that cocaine abuse in humans correlated with low postmortem striatal Zn2+ content. In mice, cocaine decreased striatal vesicular Zn2+ and increased striatal synaptic Zn2+ concentrations and Zn2+ uptake. Striatal synaptic Zn2+ increased cocaine's in vivo potency at the DAT and was required for cocaine-induced DAT upregulation. Finally, genetic or dietary Zn2+ manipulations modulated cocaine locomotor sensitization, conditioned place preference, self-administration, and reinstatement. These findings reveal new insights into cocaine's pharmacological mechanism of action and indicate that Zn2+ can serve as a critical environmentally derived regulator of human cocaine addiction. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info

Many problems caused by bacterial biofilms can be traced back to their high resilience towards chemical perturbations and their extraordinary sturdiness towards mechanical forces. However, the molecular mechanisms that link the mechanical properties of a biofilm with the ability of bacteria to survive in different chemical environments remain enigmatic. Here, we study the erosion stability of Bacillus subtilis (B. subtilis) biofilms in the presence of different chemical environments. We find that these biofilms can utilize the absorption of certain metal ions such as Cu2+, Zn2+, Fe2+, Fe3+ and Al3+ into the biofilm matrix to avoid erosion by shear forces. Interestingly, many of these metal ions are toxic for planktonic B. subtilis bacteria. However, their toxic activity is suppressed when the ions are absorbed into the biofilm matrix. Our experiments clearly demonstrate that the biofilm matrix has to fulfill a dual function, i.e. regulating both the mechanical properties of the biofilm and providing a selective barrier towards toxic chemicals.

Die TIM22-Translokase in der mitochondrialen Innenmembran vermittelt die Insertion von polytopen Innenmembranproteinen mit internen Signalsequenzen wie der mitochondrialen Metabolit-Carrier. Dabei unterstützt eine Gruppe von strukturell verwandten Proteinen mit charakteristischem Metallbindungsmotiv (Cys4-Motiv) die Passage der hydrophoben Vorstufenproteine über den Intermembranraum. Dies sind in der Hefe Tim9, Tim10 und Tim12 sowie Tim8 und Tim13. Die Familie dieser kleinen Tim-Proteine ist evolutionär konserviert. Im Menschen wurden sechs Mitglieder dieser Proteinfamilie identifiziert: Tim9, Tim10a und Tim10b sowie DDP1, DDP2 und Tim13. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Komponenten der TIM22-Translokase der Säugetiere strukturell und funktionell charakterisiert. Bei ihnen handelt es sich ebenfalls um mitochondriale Intermembranraumproteine. Sie sind in der Lage, mittels der vier konservierten Cysteinreste ein Zn2+-Ion zu binden und damit vermutlich eine Zinkfinger-Struktur auszubilden. Mutationen, die zu einem Verlust des DDP1 Proteins führen, sind die Ursache für das Mohr-Tranebjaerg Syndrom, einer neurodegenerativen Erkrankung, die sich im Wesentlichen durch Taubheit und Dystonie auszeichnet. Eine Punktmutation im DDP1-Gen, die zu einem Austausch eines der konservierten Cysteine führt (DDP1C66W), verursacht den Verlust der Zinkbindungskapazität und resultiert in einem fehlgefalteten, instabilen Protein. Es wurde gezeigt, dass das mutierte DDP1 nicht mehr in der Lage ist, mit seinem Partnerprotein Tim13 zu interagieren und keinen funktionellen DDP1-Tim13 Komplex ausbilden kann. Die menschlichen Proteine der Tim9 und Tim10-Gruppen, Tim9, Tim10a und Tim10b sind wie ihre homologen Hefeproteine in zwei hetero-oligomeren Komplexen organisiert, einem 70 kDa-Komplex bestehend aus Tim9 und Tim10a sowie einem 450 kDa Tim9-10a-10b-Komplex. Beide Komplexe sind fest mit der Innenmembran assoziiert. Tim10b zeigt eine geringere Sequenzhomologie zu Hefe-Tim10 als Tim10a. Es liegt genauso wie Tim12 nur in dem hochmolekularen Komplex vor und weist die stärkste Membranassoziation auf. Es zeigt damit strukturelle Ähnlichkeit zu Tim12. Aufgrund der Membranassoziation der kleinen TIM-Komplexe entfällt aber wahrscheinlich die Funktion des Tim12 als Vermittler zwischen dem löslichen Komplex und der Membran. Tim9, Tim10a und Tim10b sind wie die Hefe-Proteine am Import von mitochondrialen Carriern beteiligt. Die Bindung an Translokationsintermediate von Carrier-Vorstufenproteinen erfolgt in Abhängigkeit von zweiwertigen Kationen wie Zn2+. Die Struktur des TIM22-Komplexes weist signifikante Unterschiede zu der aus der Hefe bekannten Organisation auf. Humanes Tim22 ist im Vergleich zu Hefe-Tim22 wenig konserviert. Es liegt kein stabiler Komplex vor, der Tim22 und die kleinen Tim-Proteine enthält. Sie befinden sich vermutlich in dynamischer Interaktion mit Tim22, die wahrscheinlich nur während der Translokation eines Vorstufenproteins auftritt. Bisher ist kein Komplexpartner des humanen Tim22 bekannt. Homologe zu Tim54 und Tim18, den membranintegralen Komplexpartnern des Tim22, wurden in menschlichen Datenbanken nicht identifiziert. Aufgrund der veränderten strukturellen Organisation ist das menschliche Tim22 nicht in der Lage, mit den Proteinen aus der Hefe funktionell zu kooperieren. Es hat vermutlich eine Anpassung an veränderte Substratspezifizitäten stattgefunden, die auch die Beteiligung weiterer bisher unidentifizierter Komponenten der TIM22-Translokase einschließen könnte. Ein neues Intermembranraumprotein menschlicher Mitochondrien, Cmi1, ist an der Biogenese der kleinen Tim-Proteine beteiligt. Eine Überexpression im Hefesystem führt zur signifikanten Erhöhung der Proteinmengen von kleinen Tim-Proteinen im mitochondrialen Intermembranraum. Cmi1 unterstützt vermutlich die rasche stabile Faltung der neu importierten kleinen Tim-Proteine. Da Cmi1 in der Lage ist, Metall-Ionen zu binden vermittelt es möglicherweise den Transfer von Zink-Ionen.

Além da doença de Creutzfeld-Jakob, ìons de cobre tem uma função importante na pathogenese de várias outras doenças neurodegenerativas, por exemplo M. Wilson, M. Alzheimer. Até agora não exisitia nenhuma método para determinar a concentração desde catíon em vivo. Por isso, a minha tése queria achar uma possibilidade para medir cobre por meio de um microscópio ou espetrômetro para seguir a corrente de cobre durante uma depolarisação. O sucesso do uso de corantes fluorescentes para a determinação de concentrações de cálcio nos últimos anos nos encorajou procurar uma substancia que pode detetar especificamente íons de Cu2+. Encontramos que a emissão de TSPP (tetrakis-(4-sulfophenyl)porphine) na região de 645 nm reage muito específico na presença de Cu2+ (KD = 0.43 ± 0.07 µM com pH 7.4). Ela não monstra nenhuma reação com os outros maiores catíons no cérebro, Ca2+ e Mg2+, ao contrário a emissão da maioría das substancias analisadas diminuiu. Também, Zn2+ afeta a fluorescença de TSPP, em outra régião do espétro (605 nm) com uma constante de dissociação KD = 50± 2.5 µM (pH = 7.0). Com TSPP, monstramos primeira vez que existe uma libertação sinaptosomal de cobre depois de depolarisação. Além disso, nós comparamos a quantidade de cobre libertada em camundongos sem (WT) e com (PrP0/0) a deficiência de exprimir o proteina prion (responsável pela doençã de Creutzfeld-Jakob). Achamos a mesma quantidade de vesiculas libertadas em consequência de depolarisação (medido com a corante FM 1-43), mas uma redução significante na quantidade de cobre libertada dos camundongos Prnp0/0. Os resultados foram confirmados de outro método independente, que se chama ICP-MS (inductively-coupled-plasma mass-spectrometry). Com os resultados experimentais, presentamos na tése também uma teoria que pode descrever a função do prion: Assumimos que esta proteína toma o cobre, que sai durante a depolarisação, e leva-o para o interior da célula, não havendo perda. A perda de cobre na ausência do prion seja também uma explicação do processo de CJD.

Durch die Ergebnisse dieser Arbeit wird erneut die Komplexierungsbereitschaft von Polyolen an die Metallionen Ni2+ und Zn2+ in wässriger Lösung hervorgehoben. Abgesehen von Verbindung 5 handelt es sich bei allen vorgestellten Verbindungen um Neutralkomplexe, die durch Ausbildung eines Chelatfünfrings an deprotonierte Polyolliganden entstehen. Um einerseits die Deprotonierung der polyfunktionellen Kohlenhydrate und deren Derivate zu verwirklichen und andererseits die Löslichkeit der Polyole zu gewährleisten, wurden stark basische, wässrige Ni(II)- und Zn(II)-Systeme untersucht.

Glucans, with the (1-3)-b-glucosidic linkage as major feature, are present in most of the higher plants, in many lower plants, as well as in microorganisms (Stone and Clarke, 1992). The synthesis of (1-3)-b-glucan in vivo is catalysed by the enzyme (1-3)-b-glucan synthase (EC 2.4.1.34; UDP-glucose:1,3-b-D-glucan 3-b-D-glucosyl transferase) using UDP-glucose as substrate. The (1-3)-b-glucan synthase was characterised in a number of fungi and plants, but not much work was done with oomycetes (Stone and Clarke, 1992), even though one of the earliest successful in vitro assays for glucan synthase activity was done using Phytophthora cinnamomi (Wang and Bartnicki-Garcia, 1976, Selitrennikoff 1995). In this work, the glucan synthase of the oomycete Phytophthora sojae was characterised, solubilized, and partially purified, and the cDNA for a protein co-purifying with the glucan synthase activity was cloned. The glucan synthase of P. sojae had several features that distinguish it from what is known for glucan synthases from fungi and plants (callose synthases). Its apparent Km value for UDP-glucose was higher than reported for other glucan synthases. The activity was GTP-independent and shown not to be activated by divalent cations like Mg2+ or Ca2+, and shown to be inhibited by some others, like Cu2+ or Zn2+. Some of these properties are shared with the glucan synthase from Achlya ambisexualis (Cabib and Kang, 1987), an organism that belongs to the same kingdom as P. sojae: the Chromista. It was also demonstrated by NMR analysis and enzymatic degradation that the sole product of the CHAPS-solubilized glucan synthase of P. sojae was composed of long linear (1-3)-b-glucan chains. The glucan synthase was purified by product entrapment. Two proteins, with apparent molecular masses of 108 and 50 kDa, were enriched and microsequenced. With the degenerated oligonucleotides derived from the sequenced peptides, PCR experiments were performed using as a template a cDNA library of actively growing P. sojae mycelium. No positive result could be obtained by using the oligonucleotides derived from the 108 kDa protein. In contrast, a full length cDNA (named Ps-P50) was cloned, using the oligonucleotides derived from the 50 kDa protein (P50). The deduced amino acid sequence of Ps-P50 cDNA contains sequence motifs homologous to the peptides sequenced from P50. This cDNA encodes a protein with a molecular mass of 49.991 Da with no homology found in the data bases. Diversity between the PCR product and the cDNA clone, and various different homologous ESTs indicates that Ps-P50 is a member of a gene family.

Das σ54-abhängige Regulatorprotein FhlA aktiviert die Transkription der für die Bildung eines funktionellen Formiat-Hydrogen-Lyase-Komplexes nötigen Gene. Hierfür weist es eine Reihe von Aktivitäten auf, nämlich ATP-Hydrolyse, Interaktion mit Eσ54 und Stimulierung der Transkription. Die Aktivität von FhlA wird durch Bindung von Formiat und von spezifischen DNA-Sequenzen (UAS) stimuliert und durch HycA negativ beeinflußt. Sequenzähnlichkeiten von FhlA zu anderen Transkriptionsaktivatoren lassen auf einen Aufbau aus drei Domänen schließen. Die in der vorliegenden Arbeit erfolgte Struktur- Funktions-Analyse lieferte wichtige Ergebnisse über die Domänenstruktur und den Wirkungsmechanismus von FhlA. In vivo- und in vitro-Analysen der C-terminalen Hälfte von FhlA (FhlA-C, Aminosäuren 379 bis 693 von FhlA), welche die Domänen B, C und D von FhlA umfaßt, zeigten, daß dieser Teil von FhlA sämtliche für die Transkriptionsaktivierung und ATP-Hydrolyse benötigten Bereiche enthält. Beide Aktivitäten von FhlA-C sind konstitutiv, bedürfen also nicht mehr der Aktivierung durch Formiat-Bindung. Durch die Bindung von DNA konnte die Aktivität von FhlA-C jedoch gesteigert werden, wobei bei spezifischer DNA ein stärkerer Effekt als bei unspezifischer zu beobachten war. Aus den Ergebnissen wurde ein Modell abgeleitet, in welchem die N-terminale Domäne von FhlA im nicht-induzierten Zustand einen hemmenden Einfluß auf die Aktivität des restlichen Proteins hat. Formiat-Bindung an die N-terminale Domäne hebt diese Hemmung auf und bewirkt eine Steigerung der Aktivität von FhlA durch Erhöhung der Affinität für ATP. Auch die HycA-Suszeptibilität konnte der N-terminalen Domäne zugeordnet werden. Darüberhinaus besitzt die N-terminale Domäne eine strukturelle Funktion, da sie für die Oligomerisierung von FhlA verantwortlich ist. Es konnte gezeigt werden, daß die Bindung von ATP an FhlA eine Änderung der Konformation oder des Oligomerisierungszustandes des Proteins zur Folge hat. Eine Studie zur Verbreitung des FhlA-Regulationssystems ergab, daß in mehreren Spezies der Familie Enterobacteriaceae sowohl ein zu FhlA orthologes Protein als auch Homologe zu hyc- oder hyp-Genen existieren. Die Sequenz von fhlA aus S. typhimurium, E. aerogenes und K. oxytoca wurde bestimmt. Sie zeigt über die gesamte Länge große Ähnlichkeit zu FhlA von E. coli, wobei der Grad der Identität der Gene und Proteine den phylogenetischen Verwandtschaftsverhältnissen entspricht. Die FhlA-Orthologe aus E. aerogenes und K. oxytoca können FhlA aus E. coli funktionell ersetzen und zeigen auch in ihrer Aktivität hinsichtlich der Stimulierbarkeit durch Formiat und Anaerobiose große Übereinstimmung. Desweiteren beeinflußt auch HycA von E. coli die Aktivität der orthologen Proteine, was wiederum die nahe Verwandtschaft der Regulationssysteme zeigt. Im Hauptteil dieser Arbeit konnte der Beweis erbracht werden, daß das HydH/G-Zwei- Komponenten-System die Expression von zraP aktiviert, einem stromaufwärts von hydH gelegenen, in divergierender Richtung orientierten Gen. Für gereinigtes HydG wurde durch Gelretardationsexperimente und DNase I Footprinting-Analyse eine Bindestelle identifiziert, die im intergenen Bereich zwischen hydHG und zraP liegt. Diese 55 bp lange Region umfaßt zwei jeweils 17 bp lange Bereiche mit der Sequenz GAGTAAAAATGACTCGC, die als inverted repeat angeordnet sind. Diese Bindestelle wirkt als UAS in beide Richtungen. Als auslösender Stimulus für die Expressionsaktivierung von zraP durch HydH/G konnte eine Zn2+-Konzentration im Medium von mehr als 0,5 mM identifiziert werden. Pb2+ war zu einem gewissen Grad in der Lage, Zn2+ in der Funktion als Induktor zu ersetzen, jedoch erfolgte keine Aktivierung durch Ni2+, Co2+, Mn2+, Fe2+, Mg2+, Cu2+, Cd2+ oder Hg2+. Gleichzeitig ist HydH/G einer positiven Autoregulation unterworfen, die durch die gleichen Metalle induziert wird. Sowohl für die durch HydH/G induzierte Expression von zraP als auch von hydHG konnte eine Abhängigkeit von σ54 gezeigt werden. Der Einfluß von HydH/G auf die Regulation der Gene für die Hydrogenase 3 tritt entgegen früherer Postulate nur bei Überproduktion des Regulators auf und ist auf "cross-talk" zurückzuführen. Zweidimensionale Gelelektrophorese erbrachte Hinweise auf weitere durch HydG in ihrer zellulären Konzentration beeinflußte Proteine. Obwohl zraP im Zusammenhang mit Zink- Toleranz identifiziert worden war, zeigten die Ergebnisse keinen Einfluß von HydH/G oder ZraP auf die Zink-Toleranz der Zellen.

The molecular events underlying the inhibition of exocytosis by tetanus toxin were investigated in permeabilized adrenal chromaffin cells. We found that replacement of amino acid residues within the putative zinc binding domain of the tetanus toxin light chain such as of histidine (position 233) by cysteine or valine, or of glutamate (position 234) by glutamine completely abolished the effect of the light chains on Ca2+ induced catecholamine release. Dipicolinic acid, a strong chelating agent for zinc, also prevented the effect of the tetanus toxin light chain. Zn2+ and, less potently Cu2+ and Ni2+, but not Cd2+ and Co2+, restored the activity of the neurotoxin. These data show that zinc and the putative zinc binding domain constitute the active site of the tetanus toxin light chain. Neither captopril, an inhibitor of synaptobrevin cleavage nor peptides spanning the site of synaptobrevins cleaved by the tetanus toxin in neurons, prevented the inhibition of Ca2+ induced catecholamine release by the tetanus toxin light chain. This suggests that synaptobrevins are not a major target of tetanus toxin in adrenal chromaffin cells.