Çinko, hücresel ortamda önemli bir eser elementtir. Tüm proteinlerin üçte birini içerir ve kataliz1, transkripsiyon2 ve yapısal motifler3 gibi çeşitli hücresel süreçlerde yer alır. Bununla birlikte, redoks-inert olmasına rağmen, yüksek çinko konsantrasyonları hücre için toksiktir, bu nedenle çinko homeostazını düzenleyen mekanizmaların varlığı olmadan hiçbir memeli organizması hayatta kalmamıştır. Memelilerde bu süreçten üç mekanizma sorumludur: (1) çinkoyu yüksek afinitede bağlayan sitozolik sistein açısından zengin proteinler olan metallotiyoninler, böylece aşırı serbest sitozolik çinko4; (2) Plazma zarı yoluyla veyahücre içi organellerden 4,5,6,7,8 sitozole çinko akışından sorumlu çinko taşıyıcıları olan Zrt/Irt benzeri proteinler (ZIP'ler); ve (3) Her yerde bulunan katyon difüzyon kolaylaştırıcı (CDF) ailesinin memeli bir alt kümesi olan ve çinkoyu sitozolden plazma zarı boyunca veya hücre içi organellere 4,5,6,7,8,9 ekstrüde ettikleri için çinko taşıyıcıları olan ZnT'ler. Çinkonun hücresel metabolizma için önemi nedeniyle, hücresel çinko dinamiklerini anlamak hayati önem taşır.
Çinko dinamiklerini değerlendirmeye yönelik önceki yöntemler, farklı çinko koşulları altında mRNA'nın ekspresyon düzeylerinin, sabit dokuların veya hücrelerin hücresel çinko ölçümleri ile ilişkilendirilerek değerlendirilmesine dayanıyordu10,11,12. Bu yöntemler arasında kimyasal tespit ve immünohistokimya boyama yer alır. Bununla birlikte, bu yöntemler yalnızca dolaylı ölçümler sağlar ve bu nedenle, hücre içi çinko konsantrasyonu ile çinko taşıyıcılarının ekspresyonu arasında yalnızca çevrimdışı bir korelasyon belirler. Sonuç olarak, bu yöntemler yüksek zamansal çözünürlük gerektiren herhangi bir parametreyi çıkaramaz.
Zn2+ taşınmasının daha doğrudan bir ölçümü, çinko13'ün radyoaktif izotoplarını kullanır. Bu yöntem, çinko taşınmasını ve kinetiğini izlemek için radyoaktif işaretli Zn2 + ölçümüne dayanır. Bununla birlikte, çinkonun hücresel homeostaz için önemi nedeniyle, çoklu hücresel süreçler hücre içi çinko konsantrasyonunu düzenler. Bunlar arasında hücre dışı bağlanma ve hücre içi Zn2+ seviyelerinin sıkı kontrolünü sağlamak için uyum içinde çalışan çeşitli taşıma sistemleri vardır. Bu işlemlerin kombinasyonu, çinko ile ilgili bireysel taşıma işlevlerinin test edilmesini zorlaştıran önemli bir arka plan gürültüsü oluşturur.
Bu makale, çinkoya özgü bir floresan boya olan FluoZin-3 kullanılarak hücre içi serbest çinko konsantrasyonunu ölçerek çinko taşıma hızını doğrudan izlemek için bir yöntemi göstermektedir. Boya, Zn2+ için yüksek özgüllüğe ve kalsiyum gibi diğer iki değerlikli katyonlardan çok az etkileşime sahiptir. Ek olarak, ester formunda, iyonik olmayan difüzyon yoluyla hücrelere girer ve daha sonra hücre içi di-esterazın aktivitesi nedeniyle tutulur. Bu nedenle, floresansı esas olarak serbest sitozolik çinko konsantrasyonu ile ilişkilidir. Bu deneyler, ZnT ailesinin bir üyesi olan çinko taşıyıcı 1'in (ZnT1) yapı-fonksiyon ilişkisini incelemek için yapılmıştır.