El zinc es un oligoelemento esencial en el medio celular. Incorpora un tercio de todas las proteínas y participa en diversos procesos celulares, como la catálisis1, la transcripción2 y los motivos estructurales3. Sin embargo, a pesar de ser redox-inerte, las altas concentraciones de zinc son tóxicas para la célula, por lo que ningún organismo mamífero ha sobrevivido sin la presencia de mecanismos que regulen la homeostasis del zinc. En los mamíferos, tres mecanismos son responsables de este proceso: (1) metalotioneínas, que son proteínas citosólicas ricas en cisteína que se unen al zinc con una alta afinidad, evitando así el exceso de zinc citosólico libre4; (2) proteínas similares a Zrt/Irt (ZIP), que son transportadores de zinc responsables de la entrada de zinc en el citosol a través de la membrana plasmática o de orgánulos intracelulares 4,5,6,7,8; y (3) ZnTs, que son un subconjunto de mamíferos de la familia de facilitadores de difusión catiónica ubicua (CDF) y son transportadores de zinc, ya que extruyen zinc desde el citosol a través de la membrana plasmática o hacia los orgánulos intracelulares 4,5,6,7,8,9. Debido a la importancia del zinc para el metabolismo celular, es vital comprender la dinámica celular del zinc.
Los métodos anteriores para evaluar la dinámica del zinc dependían de la evaluación de los niveles de expresión de ARNm en diferentes condiciones de zinc correlacionándolos con las mediciones de zinc celular de tejidos o células fijas10,11,12. Estos métodos incluyen la detección química y la tinción inmunohistoquímica. Sin embargo, estos métodos solo producen medidas indirectas y, por lo tanto, solo determinan una correlación fuera de línea entre la concentración intracelular de zinc y la expresión de los transportadores de zinc. En consecuencia, estos métodos no pueden inferir ningún parámetro que requiera una alta resolución temporal.
Una medición más directa del transporte de Zn2+ utiliza isótopos radiactivos de zinc13. Este método se basa en la medición de Zn2+ radiomarcado para monitorear el transporte de zinc y su cinética. Sin embargo, debido a la importancia del zinc para la homeostasis celular, múltiples procesos celulares regulan la concentración intracelular de zinc. Entre ellos se encuentran la unión extracelular y varios sistemas de transporte que trabajan en conjunto para mantener un control estricto de los niveles intracelulares de Zn2+ . La combinación de estos procesos crea un ruido de fondo considerable, lo que dificulta la comprobación de las funciones de transporte individuales relacionadas con el zinc.
Este artículo demuestra un método para monitorear directamente la tasa de transporte de zinc mediante la medición de la concentración de zinc libre intracelular utilizando un colorante fluorescente específico de zinc, FluoZin-3. El colorante tiene una alta especificidad para Zn2+ y poca interferencia de otros cationes divalentes, como el calcio. Además, en su forma de éster, entra en las células por difusión no iónica y luego queda atrapado debido a la actividad de la diesterasa intracelular. Por lo tanto, su fluorescencia se correlaciona principalmente con la concentración de zinc citosólico libre. Estos experimentos se llevaron a cabo para estudiar la relación estructura-función del transportador de zinc 1 (ZnT1), un miembro de la familia ZnT.