Цинк и его функции


Что такое цинк?

Цинк — это незаменимый минерал, необходимый для каталитических, структурных и регуляторных функций организма.

Клиническая нехватка данного минерала была впервые описана в 1961 г., когда ученые связали подростковую карликовость у пациентов на Ближнем Востоке со сниженным поступлением цинка, вызванным высоким содержанием фитатов в повседневном рационе (1).

С тех пор такая проблема считается актуальной для общественного здравоохранения, в особенности в государствах с ограниченными ресурсами (2, 3).



Какое назначение цинка для организма?

Какое назначение цинка для организма?

Множество аспектов клеточного метаболизма зависит от достаточного количества цинка в организме. При помощи метода интеллектуального анализа данных ученые подсчитали, что более 3000 белков в человеческом организме находятся в прочной функциональной связи с этим минералом (5).

На клеточном уровне он выполняет каталитическую, структурную и регуляторную функции (6).



Выполняет ли цинк каталитическую функцию в организме?

Более 50 ферментов в человеческом теле зависят от цинка, благодаря его способности обеспечивать катализацию жизненно важных химических реакций (7). Согласно данным «Международного союза биохимии и молекулярной биологии» (9) цинк-зависимые ферменты встречаются во всех шести классах ферментов (8).

В процессе протекания ферментативных реакций, этот минерал может выполнять прямую каталитическую или структурную функцию.



В чем заключается структурная функцию цинка?

Цинк выполняет важную роль в свертывании некоторых протеинов. Структура, известная как «Мотив цинкового пальца», стабилизирует молекулы белка.

Примером является семейство ядерных рецепторов, которые связываются и реагируют на стероиды, эстрогены, гормоны щитовидной железы, витамин А и D (10). Мотив цинкового пальца позволяет им соединяться с ДНК и выступать фактором транскрипции для регуляции экспрессии генов. Участвует во взаимодейсивии белков между собой, с рибонуклеотидами и липидами (6). Удаление минерала из цинксодержащих белков приводит к их неправильному структурированию и потере своих функций.

Еще одним примером белков с цинк-связывающим мотивом являются металлотионеины. Эти небольшие богатые цистеином металло-связывающие протеины с большой схожестью к цинку, совместно с транспортерами цинка, выполняют функцию регулятора концентрации свободного минерала в цитозоле, участвуют в регуляции гомеостаза ионов металлов, защите клеток от окисления и детоксикации тяжелых металлов (11, 12).

Медно-цинковая Супероксиддисмутаза 1 (SOD1) — активный фермент, состоящий из пары одинаковых димеров, каждый из которых содержит каталитический ион меди и структурный ион цинка. Путем демелалляции участвует в образовании амилоидных агрегатов при некоторых формах наследственного бокового амиотрофического склероза (БАС) — болезни двигательных нейронов, приводящей к атрофии и параличу мышц (13).



В чем заключается регулирующая функция цинка?

В чем заключается регулирующая функция цинка?

Установлено, что белки цинкового пальца регулируют экспрессию генов, выступая в роли факторов транскрипции.

Также цинк может оказывать прямое регуляторное воздействие, модулируя активность клеточных сигнальных ферментов и факторов транскрипции (6).

Внеклеточный минерал может стимулировать чувствительный к нему рецептор, запускающий высвобождение внутриклеточного кальция, который в свою очередь выполняет роль второго посредника в сигнальных путях (14).

Также ученые установили влияние цинка на передачу нервных импульсов (16) и процесс высвобождения гормонов (15).