אבץ הוא יסוד קורט חיוני בסביבה התאית. הוא משלב שליש מכלל החלבונים ומעורב בתהליכים תאיים שונים, כגון קטליזה1, שעתוק2 ומוטיבים מבניים3. עם זאת, למרות היותו אינרטי חמצון-חיזור, ריכוזי אבץ גבוהים רעילים לתא, ולכן אף אורגניזם יונקים לא שרד ללא נוכחות מנגנונים המווסתים את הומאוסטזיס האבץ. ביונקים, שלושה מנגנונים אחראים לתהליך זה: (1) מטלותיונינים, שהם חלבונים עשירים בציסטאין ציטוסולי הקושרים אבץ בזיקה גבוהה, ובכך מונעים עודף אבץ ציטוסולי חופשי4; (2) חלבונים דמויי Zrt/Irt (ZIPs), שהם מובילי אבץ האחראים לזרימת אבץ לתוך הציטוזול דרך קרום הפלזמה או מאברונים תוך-תאיים 4,5,6,7,8; ו-(3) ZnTs, שהם תת-קבוצה של יונקים ממשפחת CDF (cation diffusion facilitator) הנמצאים בכל מקום, והם מובילי אבץ, מכיוון שהם מפיצים אבץ מהציטוזול דרך קרום הפלזמה או לתוך האברונים התוך-תאיים 4,5,6,7,8,9. בשל חשיבותו של אבץ לחילוף החומרים בתאים, חיוני להבין את הדינמיקה של אבץ בתאים.
שיטות קודמות להערכת דינמיקת אבץ התמקדו בהערכת רמות הביטוי של mRNA בתנאי אבץ שונים, על-ידי קורלציה שלהן למדידות אבץ בתאים של רקמות קבועות או תאים10,11,12. שיטות אלה כוללות זיהוי כימי וצביעה אימונוהיסטוכימית. עם זאת, שיטות אלה מניבות רק מדדים עקיפים, ולכן קובעות רק מתאם לא מקוון בין ריכוז אבץ תוך-תאי לבין ביטוי מובילי אבץ. כתוצאה מכך, שיטות אלה אינן יכולות להסיק פרמטרים הדורשים רזולוציה זמנית גבוהה.
מדידה ישירה יותר של הובלת Zn2+ משתמשת באיזוטופים רדיואקטיביים של אבץ13. שיטה זו מסתמכת על מדידה של Zn2+ המסומן ברדיו כדי לנטר את הובלת האבץ ואת הקינטיקה שלו. עם זאת, בשל חשיבותו של אבץ להומאוסטזיס תאי, תהליכים תאיים מרובים מווסתים את ריכוז האבץ התוך-תאי. בין אלה קשירה חוץ-תאית ומספר מערכות תחבורה הפועלות בתיאום כדי לשמור על שליטה הדוקה ברמות Zn2+ תוך תאי. השילוב של תהליכים אלה יוצר רעשי רקע ניכרים, מה שמקשה על בדיקת פונקציות הובלה בודדות הקשורות לאבץ.
מאמר זה מדגים שיטה לניטור ישיר של קצב העברת האבץ על-ידי מדידת ריכוז האבץ החופשי התוך-תאי באמצעות צבע פלואורסצנטי ספציפי לאבץ, FluoZin-3. לצבע יש סגוליות גבוהה עבור Zn2+ והפרעה מועטה מקטיונים דו-ערכיים אחרים, כגון סידן. בנוסף, בצורתו אסטר, הוא נכנס לתאים על ידי דיפוזיה nonionic ולאחר מכן הוא לכוד עקב הפעילות של di-esterase תאי. לפיכך, הפלואורסצנטיות שלו מתואמת בעיקר עם ריכוז האבץ הציטוסולי החופשי. ניסויים אלה נערכו כדי לחקור את הקשר מבנה-פונקציה של טרנספורטר אבץ 1 (ZnT1), חבר במשפחת ZnT.