撰文
雪月
黏液层可以保护消化道和呼吸道的上皮细胞免受病原体和其他侵害。但是由于缺乏黏蛋白的高分辨率结构信息，分析黏液屏障的分子机制会受到限制。黏蛋白是一种高分子量的、分泌出来的、能够形成凝胶的糖蛋白，是黏液的主要成分。凝胶状的保护层可以将上皮与其他病原体等有害物质隔绝，但同时允许营养吸收和气体交换。黏液层也可以储存抗菌分子，参与先天免疫反应。黏蛋白也能够容纳共生菌、润滑组织表面。这些功能都是由黏液层面积大、构想动态以及广泛的黏蛋白分子间相互作用实现的。同时这些特征也使糖蛋白的研究极具复杂化，黏蛋白组装机制、它们的物理和化学性功能以及在环境-组织界面中的贡献还都有待阐明。
组氨酸和蛋氨酸是蛋白质中常见的铜配体。铜是多种氧化还原酶的辅助因子。铜可以与蛋白质结合，通过专用转运蛋白和伴侣传递给酶蛋白。由于基因突变导致的铜处理失调会损害血管、免疫等功能。而铜缺乏或者错误定位于神经退行性病变等有关。虽然铜的调节至关重要，但是对于接触膳食铜的黏膜表面的铜调节还知之甚少。
年10月6日，来自以色列Weizmann科学研究所的DeborahFass团队在Cell上发表题为Intestinalmucinisachaperoneofmultivalentcopper的文章。该文章从结构以及细胞实验证明了MUC2可以结合铜，以保护细胞免受过量铜的损害，但是不会影响细胞所需铜的供应。
为了检测MUC2是否能够与铜结合，作者首先用MUC2蛋白和等摩尔量的CuSO4孵育并结晶。分析结构发现MUC2中有两个并列的铜结合位点，组氨酸结合Cu2+，而附近的蛋氨酸可以捕获Cu1+。除却结构方面获得解析，作者也用生化的方法验证了这一发现。铜可以通过去除抗氧化剂来催化活性氧ROS的产生。为了检测MUC2对铜介导的电子转移的影响，作者测量了nm处吸光度来追踪含铜溶液中抗坏血酸的氧化。分析发现MUC2会阻断铜的氧化还原循环，MUC2铜配体位点突变会破坏MUC2对氧化还原循环的抑制作用。这些结果表明MUC2可以通过稳定Cu1+来阻止ROS的积累。
基于以上结果作者假设MUC2能够保护肠道细胞免受有毒铜溶液的破坏。为了验证假设，作者利用人结直肠腺癌细胞Caco-2，该细胞系不显著表达MUC2,。将细胞系与铜离子共孵育，发现大量细胞受损。但是在培养基中加入MUC2则可以扭转这一破坏。
最后作者检测了MUC2能否将铜离子隔绝在细胞外，或者它可以允许细胞吸收有益于稳态维持的铜。作者在Caco-2细胞培养基中加入螯合剂阻止细胞利用铜，细胞中的线粒体电子传递链组分COX1的表达水平会显著下降，该分子的表达需要铜的存在。然后再补充Cu2+以及MUC2，作者发现即使MUC2的含量比铜大五倍，COX1的表达依然可以恢复，这表明MUC2可以将细胞所需的铜释放到细胞中，MUC2可以保护细胞免受过量铜带来的损害，但是不会阻止细胞所需铜的供应。
本研究为人体铜调节和利用领域介绍了新的参与者——MUC2，揭示了在黏蛋白MUC2中有两个铜离子结合位点，可以有效阻止铜对组织的伤害，而又不会阻碍细胞正常生理利用铜。
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