Los transportadores de zinc o bien proteínas transportadoras de zinc (exportadoras ZnT e importadoras ZIP), en biología celular, son un tipo de proteína transportadora de membrana de la familia de transportadores de solutos que controla el pasaje de zinc a través de las membranas biológicas en mamíferos, aves, anfibios, reptiles y peces, y que regulan sus concentraciones intracelulares, ya sean en citoplasma, vesículas u orgánulos, y en los espacios extracelulares, contribuyendo así a la homeostasis de dicho catión divalente en el organismo para lograr una concentración en el humano de alrededor de 40 mg de zinc por kg de peso corporal, de los cuales aproximadamente un 57 % está en los músculos, un 29 % se ubica en los huesos, un 6 % en la piel, un 5 % en el hígado, un 1,5 % en el cerebro y el 1,5 % restante se encuentra distribuido con altas concentraciones en la próstata, en la retina y en los órganos reproductores, entre otros tejidos biológicos y fluidos corporales con menos concentraciones del mineral (en sangre humana hay una concentración de 0.75-1,30 mcg/ml pero según los Institutos Nacionales de Salud o NIH, si se mide solo en suero sanguíneo humano es de 80-120 mcg/dl o bien 12-18 mcmol/l).
Familia de exportadores citoplasmáticos de zinc La familia del transportador de zinc (ZnT) o transportador de soluto 30A (SLC30A), que constan de 6 dominios transmembrana, controla el flujo unidireccional de zinc desde el citoplasma hacia el exterior de la célula y también hacia el interior de las vesículas intracelulares y organelas. Presenta nueve miembros más uno especial (Znt10 que exporta solo manganeso) codificados por sus respectivos genes y son sintetizados, al igual que las amortiguadoras metalotioneínas, por inducción del factor de transcripción regulador de metales 1 (codificado por el gen MFT1) que a su vez, dicha proteína es activada por el zinc intracelular que lo transporta hacia promotores génicos nucleares con respuesta a metales:
ZnT1 El transportador de zinc ZnT1 (o bien como miembro 1 de la familia 30 de transportadores de solutos que está codificado por el gen humano SLC30A1) es un simportador de la membrana citoplasmática de las neuronas del cerebro, en donde funciona como un elemento de señalización intracelular, catalizador estructural y regulador para las proteínas con el dedos de Zn, enzimas y factores de transcripción, especialmente en cerebelo, corteza —en el borde postsináptico glutamatérgico, principalmente— y bulbo olfatorio, y también de la membrana de las células beta de los islotes del páncreas endócrino y del borde basal de los nefrocitos del epitelio simple cúbico del túbulo contorneado proximal del riñón.
Se expresa en la barrera hematoencefálica y se sobrexpresa en dicha barrera ante un aumento de zinc intracelular. También se sobreexpresa a nivel digestivo ante un exceso en el borde apical del epitelio del acino pancreático exócrino para devolverlo a la luz intestinal, y ante una carencia del mismo, en el borde basolateral de los enterocitos, que junto a las metalotioneínas, desintoxican a las células de los excesivos cationes acumulados y regulan en el aparato digestivo la liberación de zinc a la circulación portal para su distribución sistémica.
ZnT2 El transportador de zinc ZnT2 (SLC30A2) es un uniportador de zinc de la membrana citoplasmática, de la vesicular intracelular y de la lisosomal de varios tejidos biológicos, especialmente de la membrana celular del borde raquídeo del epitelio coroideo, del borde basal del nefrocito del túbulo contorneado proximal del riñón y además de ser el principal de la membrana vesicular secretora de las células del epitelio simple cúbico acinar de las glándulas mamarias (otro menos importante es el ZnT4), cuya mutación provoca la deficiencia neonatal transitoria de zinc, y del páncreas exócrino, en el cual se expresa ante un exceso de zinc, inclusive en la barrera hematoencefálica (BHE), en donde el principal es el ZnT1.
ZnT3 El transportador de zinc ZnT3 (SLC30A3) es un uniportador de la membrana vesicular intracelular de varios tejidos pero en el SNC se expresa principalmente en la membrana vesicular sináptica de neuronas glutamatérgicas, que está codirigido con el transportador vesicular de glutamato 1 (VGLUT1), y representan los dos tercios de las neuronas de la corteza cerebral —importante en la potenciación de la memoria a largo plazo y el aprendizaje, por lo que la deficiencia de zinc ya sea nutricional, heredada o adquirida puede provocar un aumento de concentración de glutamato extracelular con la consecuente excitotoxicidad, la cual está relacionada con enfermedades neurodegenerativas como el alzhéimer y el párkinson, y con el retraso cognitivo en niños y adolescentes— y también del botón sináptico de las fibras musgosas del hipocampo, y por ende todas usan como neurotransmisor excitatorio al glutamato (anión de ácido glutámico) que se une a sus receptores homónimos postsinápticos de otras neuronas y de las células de la glía.
En el receptor NMDA glutamatérgico postsináptico, el neurotransmisor glicina tiene su sitio de unión específico para que se active el receptor, por lo que es un coagonista necesario (aunque como neurotransmisor inhibitorio se une a su propio receptor de glicina GlyR), y el catión zinc tiene su sitio modulador alostérico negativo (al igual que en los receptores GABAA) para regular los efectos del neurotransmisor, siendo esto fundamental para la plasticidad neuronal y las funciones cognitivas, pero para que el magnesio bloqueante de reposo se separe de su sitio específico del canal del receptor (también lugar de bloqueo de la ketamina) y permita la entrada de cationes calcio y sodio, además del zinc, y la salida de cationes potasio, necesita una leve despolarización rápida producida por la activación del receptor AMPA glutamatérgico vecino, que también hace de canal para que se introduzca el catión. Al mismo tiempo que se va introduciendo, el zinc acopla la subunidad GluN₂A del receptor NMDA al exportador ZnT1 que lo hace disminuir intracelularmente y así dicho catión antagoniza su propio efecto inhibitorio.
ZnT4 El transportador de zinc ZnT4 (SLC30A4) es un uniportador de la membrana citoplasmática y de la vesicular intracelular de varios tejidos, principalmente de los tirocitos de la glándula tiroides, y además se expresa en la membrana vesicular secretora mamaria (apoyando al principal ZnT2) y en los lisosomas de las neuronas.
ZnT5 El transportador de zinc ZnT5 (SLC30A5) la variante A es un uniportador de la membrana del complejo de Golgi y del retículo endoplasmático de varios tejidos, inclusive en los tirocitos de la tiroides, y la variante B es un transportador probablemente bidireccional que se ubica en el borde apical del enterocito y podría tener un papel amortiguador de la concentración de zinc intra y extracelular.
ZnT6 El transportador de zinc ZnT6 (SLC30A6) es un uniportador de la membrana del complejo de Golgi y del retículo endoplasmático de varios tejidos.
ZnT7 El transportador de zinc ZnT7 (SLC30A7) es un uniportador propio de la membrana del complejo de Golgi de varios tejidos que activa con zinc a la fosfatasa alcalina.
ZnT8 El transportador de zinc ZnT8 (SLC30A8, cromosoma 8, q24.11) es un uniportador de la membrana vesicular intracelular de varios tejidos, inclusive de los tirocitos pero principalmente se expresa en la membrana de los gránulos de insulina de la célula beta de los islotes pancreáticos; el zinc en el gránulo provoca que la citada hormona hipoglucemiante quede almacenada en hexámeros compactados, cada uno formado por seis proinsulinas que desprenden el péptido C y se unen gracias a dos iones de zinc, aunque las mutaciones genéticas, su deterioro funcional por ciertos alelos del mismo gen o por autoanticuerpos contra el ZnT8, impiden la cristalización normal de la insulina que provoca su degradación hepática excesiva y la consecuente reducción de la cantidad de hormona que llega a los tejidos, provocando una intolerancia a la glucosa con el raro riesgo de desarrollar diabetes tipo 2 o con ausencia total de la producción de insulina con el desarrollo de la diabetes mellitus tipo 1.
ZnT9 El transportador de zinc ZnT9 (SLC30A9) es un uniportador de la membrana nuclear, de la membrana interna mitocondrial (la externa es permeable a los iones, metabolitos y péptidos debido a las porinas) y del retículo endoplásmico de varios tejidos, especialmente en las neuronas y nefrocitos proximales por lo que una mutación autosómica recesiva del gen provoca el síndrome de Birk-Landau-Pérez, lo que resulta en una disminución de las concentraciones citoplasmáticas de zinc, y se manifiesta clínicamente con deterioro cognitivo, apraxia oculomotora, ptosis, movimientos oculares anormales, distonía, coreoatetosis, hipotonía axial, disfunción renal e hiperpotasemia.
ZnT10 El transportador ZnT10 (SLC30A10) no transporta cationes de zinc sino que es un antiportador activo secundario de varios tejidos, en especial del borde biliar de los hepatocitos y de esta manera las células expulsan el manganeso en contra de su gradiente de concentración.
Familia de importadores citoplasmáticos de zinc La familia del importador de zinc ZIP —por las siglas en inglés Zinc regulated transporter (Zrt) / Iron-regulated transporter (Irt)-like Protein: Proteína semejante al Zrt/Irt de levaduras y plantas— o bien transportador de soluto 39A (SLC39A), son unas proteínas que controlan el flujo de zinc desde el espacio extracelular y desde el interior de las vesículas, organelas (lisosomas, aparato de Golgi, retículo endoplásmico o mitocondrias) y del núcleo celular hacia el citoplasma (ambos en el espacio intracelular). Constan de 8 dominios transmembrana con un carbono terminal extracelular, excepto ZIP9 que consta de una estructura de 7 dominios con un C-terminal intracelular. Presenta catorce miembros codificados por sus respectivos genes, los cuales son reprimidos por el factor de transcripción regulador de metales 1 (codificado por el gen MFT1) que a su vez, dicha proteína citoplasmática es activada por el zinc intracelular:
ZIP1 El transportador de zinc ZIP1 (o bien como miembro 1 de la familia 39 de transportadores de solutos que está codificado por el gen humano SLC39A1) es el transportador activo de zinc en la membrana plasmática de las células prostáticas, cuya glándula es la que más concentra zinc en el cuerpo, también es un uniportador de membrana de los osteoclastos encargados de la resorción ósea, en donde su sobrexpresión inhibe dicha función, además están en las células alfa y beta endocrinas de los islotes pancreáticos (su endotelio capilar es fenestrado y por tanto permeable al zinc), en los pies de los astrocitos de la barrera hematoencefálica y en el borde vascular de las células epiteliales del plexo coroideo, así como en el borde cefalorraquídeo de las células ependimarias que recubren el tercer ventrículo y los ventrículos laterales, también se expresa en las neuronas, principalmente del hipocampo en donde estimula la producción del factor neurotrófico derivado del cerebro (FNDC o bien BDNF), en el tálamo y en la corteza prefrontal, además del cuerpo calloso y la comisura anterior, e inclusive están en casi todos los tejidos biológicos en las membranas de las vesículas intracelulares.
ZIP2 El transportador de zinc ZIP2 (SLC39A2) es un uniportador de la membrana citoplasmática de varios tejidos, inclusive de las neuronas, del borde apical de los nefrocitos del epitelio simple cúbico del túbulo contorneado proximal del riñón (al igual que ZIP3, ZIP8 y ZIP14) y es el principal de los queratinocitos de la epidermis, muy necesaria para la función y diferenciación celular, la cual transforma a la célula de morfología cuboidea y nucleada a una plana, repleta de queratina y sin núcleo.
ZIP3