Le zinc est un oligo-élément essentiel dans le milieu cellulaire. Il incorpore un tiers de toutes les protéines et est impliqué dans divers processus cellulaires, tels que la catalyse1, la transcription2 et les motifs structurels3. Cependant, bien qu’elles soient inertes en matière d’oxydoréduction, des concentrations élevées de zinc sont toxiques pour la cellule, c’est pourquoi aucun organisme mammifère n’a survécu sans la présence de mécanismes régulant l’homéostasie du zinc. Chez les mammifères, trois mécanismes sont responsables de ce processus : (1) les métallothionéines, qui sont des protéines cytosoliques riches en cystéine qui se lient au zinc à haute affinité, empêchant ainsi l’excès de zinc cytosolique libre4 ; (2) les protéines de type Zrt/Irt (ZIPs), qui sont des transporteurs de zinc responsables de l’afflux de zinc dans le cytosol à travers la membrane plasmique ou à partir d’organites intracellulaires 4,5,6,7,8 ; et (3) les ZnT, qui sont un sous-ensemble de mammifères de la famille des facilitateurs de diffusion cationique (CDF) omniprésents et sont des transporteurs de zinc, car ils extrudent le zinc du cytosol à travers la membrane plasmique ou dans les organites intracellulaires 4,5,6,7,8,9. En raison de l’importance du zinc pour le métabolisme cellulaire, il est essentiel de comprendre la dynamique cellulaire du zinc.
Les méthodes précédentes d’évaluation de la dynamique du zinc reposaient sur l’évaluation des niveaux d’expression de l’ARNm dans différentes conditions de zinc en les corrélant avec les mesures cellulaires du zinc de tissus ou de cellules fixes10,11,12. Ces méthodes comprennent la détection chimique et la coloration immunohistochimique. Cependant, ces méthodes ne donnent que des mesures indirectes et, par conséquent, ne déterminent qu’une corrélation hors ligne entre la concentration intracellulaire de zinc et l’expression des transporteurs de zinc. Par conséquent, ces méthodes ne peuvent pas déduire de paramètres nécessitant une résolution temporelle élevée.
Une mesure plus directe du transport du Zn2+ utilise des isotopes radioactifs du zinc13. Cette méthode s’appuie sur la mesure du Zn2+ radiomarqué pour suivre le transport du zinc et sa cinétique. Cependant, en raison de l’importance du zinc pour l’homéostasie cellulaire, de multiples processus cellulaires régulent la concentration intracellulaire de zinc. Parmi ceux-ci figurent la liaison extracellulaire et plusieurs systèmes de transport qui fonctionnent de concert pour maintenir un contrôle étroit des niveaux intracellulaires de Zn2+ . La combinaison de ces processus crée un bruit de fond considérable, ce qui rend difficile le test des différentes fonctions de transport liées au zinc.
Cet article présente une méthode permettant de surveiller directement la vitesse de transport du zinc en mesurant la concentration intracellulaire de zinc libre à l’aide d’un colorant fluorescent spécifique au zinc, le FluoZin-3. Le colorant a une spécificité élevée pour le Zn2+ et peu d’interférences avec d’autres cations divalents, tels que le calcium. De plus, sous sa forme d’ester, il pénètre dans les cellules par diffusion non ionique et est ensuite piégé en raison de l’activité de la di-estérase intracellulaire. Ainsi, sa fluorescence est principalement corrélée à la concentration de zinc cytosolique libre. Ces expériences ont été menées pour étudier la relation structure-fonction du transporteur de zinc 1 (ZnT1), un membre de la famille ZnT.