科学家发现细胞内血红素“搬运工”

10月19日，浙江大学生命科学学院教授陈才勇团队在《自然》发表论文，揭示了细胞内血红素转运的重要机制。该研究发现一个血红素分子伴侣家族，其成员HRG-9、HRG-10和TANGO2把血红素转运出血红素贮存部位或合成部位，以供给其他亚细胞部位利用。《自然》同期发表了研究简报，介绍该研究成果并进行评述。

血红素在血液中负责氧气的运输，并参与细胞呼吸、信号转导、基因表达调控、昼夜节律调控等生物学过程。血红素不足会引起贫血和卟啉症，而过多或处置不当的血红素会产生毒性，并增加癌症、代谢性疾病和心血管疾病的风险。为此，查明运输血红素的“物流”通路十分必要。

“研究血红素可谓牵一发而动全身。”论文通讯作者陈才勇说，细胞中的血红素合成和运输过程受多种因素调节，很难绕开制造过程去研究运输问题。如果改变运输因子，很可能会受到合成相关因子的反馈，影响细胞内的血红素水平，从而干扰实验结果。

为解决这一研究症结，陈才勇实验室通过秀丽线虫这一模式动物开展血红素运输研究。他们将秀丽线虫分为多组，分别暴露于高浓度、适合浓度和低浓度血红素的环境。通过分析秀丽线虫基因的表达模式，该团队发现一个未知基因，其表达受血红素调控。该基因被命名为HRG-9。秀丽线虫上还有一个与HRG-9相似的基因，被命名为HRG-10。

“我们研究发现这就是细胞内血红素‘物流’中的‘搬运工’。”陈才勇说，在秀丽线虫中，HRG-9和HRG-10主要负责动员和利用血红素，将血红素从“仓库”中运出来。当秀丽线虫缺失HRG-9或HRG-10后，血红素积累在贮存部位，而细胞内的其他地方则缺乏血红素。

陈才勇实验室通过分析，发现能合成血红素的生物中有一个与HRG-9相似的基因TANGO2。研究人员采用多种研究体系和实验方法，发现酵母、斑马鱼和哺乳动物的TANGO2也都能运输血红素。在这些生物的细胞中，TANGO2将血红素从线粒体这个制造血红素的“工厂”中直接运出，以促进血红素的利用。