Zinc essentiality and toxicity. Biophysical aspects

Biophysics (Russian Federation)

Volumn 59, Issue 2, 2014, Pages 264-275

  Harmaza, Yu M ^a   Slobozhanina, E I ^a  

^a INSTITUTE OF PHOTOBIOLOGY   (Belarus)

Author keywords

metallothioneins; zinc metabolism; zinc signaling; zinc toxicity; ZIP transporters; ZnT transporters

Indexed keywords

EID: 84902375809     PISSN: 00063509     EISSN: 15556654     Source Type: Journal    
DOI: 10.1134/S0006350914020092     Document Type: Article

References (182)

1. B. L. Vallee and K. H. Falchuk, Physiol. Rev. 73(1), 79 (1993).
2. J. M. Berg and Y. Shi, Science 271(5252), 1081 (1996).
3. C. Andreini, L. Banci, I. Bertini, et al., J. Proteome Res. 5(11), 3173 (2006).
4. C. L. Dupont, S. Yang, B. Palenik, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103, 17822 (2006).
5. C. Andreini, I. Bertini, and A. Rosato, Acc. Chem. Res. 42(10), 1471 (2009).
6. M. Ilbert, P. C. Graf, and U. Jakob, Antioxid. Redox Signal 8(5-6), 835 (2006).
7. W. Maret and Y. Li, Chem. Rev. 109, 4682 (2009).
8. C. Andreini, L. Banci, I. Bertini, et al., J. Proteome Res. 5(1), 196 (2006).
9. H. Sandstead, J. Lab. Clin. Med. 124, 322 (1994).
10. D. Beyersmann and H. Haase, Biometals 14(3-4), 331 (2001).
11. D. Beyersmann, EXS 89, 11 (2000).
12. T. M. Bray and W. J. Bettger, Free Radic. Biol. Med. 8(3), 281 (1990).
13. S. R. Powell, J. Nutr. 130(5S), 1447S (2000).
14. M. Valko, H. Morris, and M. T. Cronin, Curr. Med. Chem. 12(10), 1161 (2005).
15. M. Valko, D. Leibfritz, J. Moncol, et al., Int. J. Biochem. Cell Biol. 39(1), 44 (2007).
16. W. Maret, Biochemistry 43(12), 3301 (2004).
17. P. N. Gibbs, M. G. Gore, and P. M. Jordan, Biochem. J. 225(3), 573 (1985).
18. R. E. Kelly, M. I. Mally, and D. R. Evans, J. Biol. Chem. 261(13), 6073 (1986).
19. A. Klug and D. Rhodes, Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 52, 473 (1987).
20. M. X. Wu, S. J. Filley, J. Xiong, et al., Biochemistry 33(40), 12260 (1994).
21. J. A. Landro and P. Schimmel, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90(6), 2261 (1993).
22. S. R. Padgette, Q. K. Huynh, S. Aykent, et al., J. Biol. Chem. 263(4), 1798 (1988).
23. H. W. Fu, J. F. Moomaw, C. R. Moomaw, et al., J. Biol. Chem. 271(45), 28541 (1996).
24. E. R. Stadtman, Biochemistry 29(27), 6323 (1990).
25. A. W. Girotti, J. P. Thomas, and J. E. Jordan, J. Free Radic. Biol. Med. 1(5-6), 395 (1985).
26. W. J. Bettger and B. L. O'Dell, Life Sci. 28(13), 1425 (1981).
27. E. Shinar, E. A. Rachmilewitz, A. Shifter, et al., Biochim. Biophys. Acta 1014(1), 66 (1989).
28. M. Persoon-Rothert, E. J. van der Valk-Kokshoorn, J. M. Egas-Kenniphaas, et al., J. Mol. Cell. Cardiol. 21 (12), 1285 (1989).
29. S. R. Powell and D. Hall, Free Radic. Biol. Med. 9(2), 133 (1990).
30. A. I. Bush, Curr. Opin. Chem. Biol. 4(2), 184 (2000).
31. S. Kocatürk, J. Int. Med. Res. 24(4), 376 (1996).
32. Dietary reference intakes for vitamin A, vitamin K, arsenic, boron, chromium, copper, iodine, iron, manganese, molybdenum, nickel, silicon, vanadium, and zinc (National Academy Press, Washington, D. C., 2001), pp. 442-501.
33. B. Sandstrom and H. Abrahamsson, Eur. J. Clin. Nutr. 43, 877 (1989).
34. E. Knudsen, M. Jensen, P. Solgaard, et al., J. Nutr. 125, 1274 (1995).
35. J. R. Hunt, L. A. Matthys, and L. K. Johnson, Am. J. Clin. Nutr. 67, 421 (1998).
36. N. W. Istfan, M. Janghorbani, and V. R. Young, Am. J. Clin. Nutr. 38, 187 (1983).
37. A. H. Methfessel and H. Spencer, J. Appl. Physiol. 34, 58 (1973).
38. N. T. Davies, Br. J. Nutr. 43, 189 (1980).
39. D. Y. Lee, G. J. Brewer, and Y. X. Wang, J. Lab. Clin. Med. 114, 639 (1989).
40. F. Tacnet and D. W. Watkins, P. Ripoche, Biochim. Biophys. Acta 1024, 323 (1990).
41. J. M. Hempe and R. J. Cousins, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88, 9671 (1991).
42. J. M. Hempe and R. J. Cousins, J. Nutr. 122, 89 (1992).
43. M. P. Richards and R. J. Cousins, Biochem. Biophys. Res. Commun. 64, 1215 (1975).
44. R. J. Cousins, Physiol. Rev. 65, 238 (1985).
45. E. C. Foulkes and D. M. McMullen, Am. J. Physiol. 253, G134 (1987).
46. G. W. Evans, in Trace Elements in Human Health and Disease, Ed. by A. Prasad (Academic Press, New York, 1976), pp. 181-187.
47. E. A. Hamdi, Br. J. Ind. Med. 26, 126 (1969).
48. P. Drinker and K. Drinker, J. Ind. Hyg. 10, 56 (1928).
49. M. Stefanidou, C. Maravelias, A. Dona, et al., Arch. Toxicol. 80, 1 (2006).
50. N. T. Davies and R. Nightingale, Br. J. Nutr. 34, 243 (1975).
51. M. E. Wastney, R. L. Aamodt, W. F. Rumble, et al., Am. J. Physiol. 251, R398 (1986).
52. A. S. Prasad, A. R. Schulert, H. H. Sandstead, et al., J. Lab. Clin. Med. 62, 84 (1963).
53. J. L. Greger and V. S. Sickles, Am. J. Clin. Nutr. 32, 1859 (1979).
54. R. S. Rivlin, Am. J. Med. 75, 489 (1983).
55. D. Oberleas, J. Inorg. Biochem. 62, 231 (1996).
56. P. E. Johnson, J. R. Hunt, and N. V. Ralston, J. Nutr. 118, 1205 (1988).
57. C. E. Outten and T. V. O'Halloran, Science 292, 2488 (2001).
58. R. D. Palmiter and S. D. Findley, EMBO J. 14, 639 (1995).
59. C. W. MacDiarmid, L. A. Gaither, and D. Eide, EMBO J. 19, 2845 (2000).
60. D. A. Suhy, K. D. Simon, D. I. Linzer, et al., J. Biol. Chem. 274(14), 9183 (1999).
61. D. J. Eide, Biochim. Biophys. Acta 1763, 711 (2006).
62. C. J. Frederickson, S. W. Suh, D. Silva, et al., J. Nutr. 130(5S), 1471S (2000).
63. L. C. Costello and R. B. Franklin, Prostate 35, 285 (1998).
64. T. J. Lyons, A. P. Gasch, L. A. Gaither, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97(14), 7957 (2000).
65. S. P. Gygi, B. Rist, S. A. Gerber, et al., Nat. Biotechnol. 17(10), 994 (1999).
66. S. Ghaemmaghami, W. K. Huh, K. Bower, et al., Nature 425(6959), 737 (2003).
67. A. A. Rivlin, Y. L. Chan, and I. G. Wool, J. Mol. Biol. 284, 909 (1999).
68. T. J. Simons, J. Membr. Biol. 123, 63 (1991).
69. F. Adebodun and J. F. Post, J. Cell. Physiol. 163, 80 (1995).
70. S. L. Sensi, L. M. Canzoniero, S. P. Yu, et al., J. Neurosci. 17(24), 9554 (1997).
71. J. W. Kleineke and I. A. Brand, J. Pharmacol. Toxicol. Methods 38, 181 (1997).
72. M. L. VanZile, N. J. Cosper, R. A. Scott, et al., Biochemistry 39(38), 11818 (2000).
73. N. Romero-Isart and M. Vasak, J. Inorg. Biochem. 88, 388 (2002).
74. K. E. Dineley, L. M. Malaiyandi, and I. J. Reynolds, Mol. Pharmacol. 62, 618 (2002).
75. C. A. Fierke and R. B. Thompson, BioMetals 14, 205 (2001).
76. A. J. Bird, K. McCall, M. Kramer, et al., EMBO J. 22(19), 5137 (2003).
77. S. F. Michael, V. J. Kilfoil, M. H. Schmidt, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89(11), 4796 (1992).
78. L. M. Green and J. M. Berg, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87, 6403 (1990).
79. R. D. Palmiter, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101, 4918 (2004).
80. B. L. Vallee, Neurochem. Int. 27, 23 (1995).
81. G. K. Andrews, Biometals 14, 223 (2001).
82. J. H. Laity and G. K. Andrews, Arch. Biochem. Biophys. 463, 201 (2007).
83. R. D. Palmiter and L. Huang, Pflügers Arch. 447, 744 (2004).
84. D. J. Eide, Pflügers. Arch. 447, 796 (2004).
85. R. S. Gitan, M. Shababi, M. Kramer, et al., J. Biol. Chem. 278(41), 39558 (2003).
86. J. Jeong and D. J. Eide, Mol. Aspects Med. 34, 612 (2013).
87. K. Wang, B. Zhou, Y. M. Kuo, et al., Am. J. Hum. Genet. 71(1), 66 (2002).
88. S. Kury, B. Dreno, S. Bezieau, et al., Nat. Genet. 31(3), 239 (2002).
89. N. Kagara, N. Tanaka, S. Noguchi, et al., Cancer Sci. 98(5), 692 (2007).
90. F. Lai, L. Stubbs, H. Lehrach, et al., Genomics 23(2), 338 (1994).
91. D. G. Stathakis, D. Y. Burton, W. E. McIvor, et al., Genetics 153(1), 361 (1999).
92. J. Lasswell, L. E. Rogg, D. C. Nelson, et al., Plant Cell 12(12), 2395 (2000).
93. H. Zhao and D. Eide, J. Biol. Chem. 271, 23203 (1996).
94. L. A. Gaither and D. J. Eide, J. Biol. Chem. 275, 5560 (2000).
95. D. H. Nies and S. Silver, J. Ind. Microbiol. 14, 186 (1995).
96. K. Wang, B. Zhou, Y. M. Kuo, et al., Am. J. Hum. Genet. 71(1), 66 (2002).
97. A. Fukunaka, T. Suzuki, Y. Kurokawa, et al., J. Biol. Chem. 284, 30798 (2009).
98. C. W. MacDiarmid, M. A. Milanick, and D. J. Eide, J. Biol. Chem. 277, 39187 (2002).
99. A. A. Guffanti, Y. Wei, S. V. Rood, et al., Mol. Microbiol. 45(1), 145 (2002).
100. L. Huang and S. Tepaamorndech, Mol. Aspects Med. 34 (2-3), 548 (2013).
101. R. J. Cousins, J. P. Liuzzi, and L. A. Lichten, J. Biol. Chem. 281, 24085 (2006).
102. J. J. Bruinsma, T. Jirakulaporn, et al., Muslin Dev. Cell 2(5), 567 (2002).
103. H. J. Bosomworth, J. K. Thornton, L. J. Coneyworth, et al., Metallomics 4(8), 771 (2012).
104. M. Vasak and D. W. Hasler, Curr. Opin. Chem. Biol. 4, 177 (2000).
105. K. Ghoshal and S. T. Jacob, Prog. Nucleic Acid Res. Mol. Biol. 66, 357 (2001).
106. R. B. Klassen, K. Crenshaw, R. Kozyraki, et al., Am. J. Physiol. Renal. Physiol. 287(3), F393 (2004).
107. F. Haq, M. Mahoney, and A. Koropatnick, Mutat. Res. 533, 211 (2003).
108. K. T. Suzuki, S. Kanno, S. Misawa, et al., Res. Commun. Chem. Pathol. Pharmacol. 82(2), 225 (1993).
109. P. Lichtlen and W. Schaffner, Swiss Med. Wkly. 131, 647 (2001b).
110. M. Yoshida, Y. Saegusa, A. Fukuda, et al., Toxicology 213(1-3), 74 (2005).
111. W. Feng, J. Cai, W. M. Pierce, et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 332(3), 853 (2005).
112. A. Formigari, P. Irato, and A. Santon, Compar. Biochem. Phys. Part C. 146, 443 (2007).
113. A. S. Prasad, J. A. Halsted, and M. Nadimi, Am. J. Med. 31, 532 (1961).
114. E. J. Moynahan, Lancet. 2, 399 (1974).
115. K. Wang, B. Zhou, Y. M. Kuo, et al., Am. J. Hum. Genet. 71(1), 66 (2002).
116. M. Hambidge, J. Nutr. 130, 1344S (2000).
117. Z. A. Bhutta, S. M. Bird, and R. E. Black, Am. J. Clin. Nutr. 72, 1516 (2000).
118. S. K. Dutta, F. Procaccino, and R. Aamodt, J. Am. Coll. Nutr. 17, 556 (1998).
119. P. J. Fraker, L. E. King, T. Laakko, et al., J. Nutr. 130, 1399S (2000).
120. L. E. King, F. Osati-Ashtiani, and P. J. Fraker, Immunology 85, 69 (1995).
121. N. F. Krebs, M. Sontag, F. J. Accurso, et al., J. Pediatr. 133, 761 (1998).
122. A. S. Prasad, J. Pharmacol. 16, 344 (1985).
123. E. Tapazoglou, A. S. Prasad, G. Hill, et al., J. Lab. Clin. Med. 105, 19 (1985).
124. B. S. Zemel, D. A. Kawchak, E. B. Fung, et al., Am. J. Clin. Nutr. 75, 300 (2002).
125. P. DePasquale-Jardieu and P. J. Fraker, J. Nutr. 109, 1847 (1979).
126. P. DePasquale-Jardieu and P. J. Fraker, J. Immunol. 124, 2650 (1980).
127. L. E. King, F. Osati-Ashtiani, and P. J. Fraker, J. Nutr. 132, 974 (2002).
128. A. S. Prasad, J. Infect. Dis. 182(1), S62 (2000).
129. J. B. Moore, R. K. Blanchard, W. T. McCormack, et al., J. Nutr. 131, 3189 (2001).
130. B. Bao, A. S. Prasad, F. W. Beck, et al., Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 285, E1095 (2003).
131. R. Gamsjaeger, C. K. Liew, F. E. Loughlin, et al., Trends Biochem. Sci. 32, 63 (2007).
132. S. J. Galli and S. Nakae, Nat. Immunol. 4, 1160 (2003).
133. S. J. Galli, J. Kalesnikoff, M. A. Grimbaldeston, et al., Annu. Rev. Immunol. 23, 749 (2005).
134. G. T. Gustafson, Lab. Invest. 17, 588 (1967).
135. K. Nishida, S. Yamasaki, Y. Ito, et al., J. Cell Biol. 170(1), 115 (2005).
136. K. Kabu, S. Yamasaki, D. Kamimura, et al., J. Immunol. 177(2), 1296 (2006).
137. R. A. Colvin, C. P. Fontaine, M. Laskowski, et al., Eur. J. Pharmacol. 479(1-3), 171 (2003).
138. S. Ueno, M. Tsukamoto, T. Hirano, et al., J. Cell Biol. 158(2), 215 (2002).
139. G. Wei, C. J. Hough, Y. Li, et al., Neuroscience 125(4), 867 (2004).
140. M. Hershfinkel, A. Moran, N. Grossman, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98(20), 11749 (2001).
141. Y. Li, C. J. Hough, S. W. Suh, et al. J. Neurophysiol. 86(5), 2597 (2001).
142. D. L. Brautigan, P. Bornstein, B. Gallis, J. Biol. Chem. 256, 6519 (1981).
143. R. Radhakrishnan, L. J. Walter, A. Hruza, et al., Structure 4(12), 1453 (1996).
144. G. D. Smith, D. C. Swenson, E. J. Dodson, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81(22), 7093 (1984).
145. N. Wellinghausen, H. Kirchner, and L. Rink, Immunol. Today 18(11), 519 (1997).
146. K. H. Ibs and L. Rink, J. Nutr. 133(5), 1452S (2003).
147. L. Rink and H. Kirchner, J. Nutr. 130(5S), 1407S (2000).
148. S. Yamashita, C. Miyagi, T. Fukada, et al., Nature 429, 298 (2004).
149. H. Kitamura, H. Morikawa, H. Kamon, et al., Nat. Immunol. 7(9), 971 (2006).
150. S. Yamasaki, K. Sakata-Sogawa, A. Hasegawa, et al., J. Cell Biol. 177(4), 637 (2007).
151. T. Hirano, M. Murakami, T. Fukada, et al., Adv. Immunol. 97, 149 (2008).
152. J. M. Fine, T. Gordon, L. C. Chen, et al., J. Occup. Environ. Med. 39(8), 722 (1997).
153. V. Ansteinsson, M. Refsnes, T. Skomedal, et al., Cardiovasc. Toxicol. 9(2), 86 (2009).
154. U. I. Walther, H. Muckter, B. Wallner, et al., Biol. Trace Elem. Res. 88(1), 45 (2002).
155. B. Wilhelm, U. I. Walther, and B. Fichtl, Arch. Toxicol. 75, 388 (2001).
156. U. I. Walther, B. Wilhelm, S. Walther, et al., Biol. Trace Elem. Res. 78, 163 (2000).
157. R. G. Cooper, Indian. J. Occup. Environ. Med. 12(1), 10 (2008).
158. S. Bolognin, L. Messori, and P. Zatta, Neuromolecular Med. 11(4), 223 (2009).
159. P. Zatta, D. Drago, S. Bolognin, et al., Trends Pharmacol. Sci. 30(7), 346 (2009).
160. C. J. Frederickson, W. Maret, and M. P. Cuajungco, Neuroscientist 10(1), 18 (2004).
161. M. P. Cuajungco and G. J. Lees, Brain Res. 799(1), 97 (1998).
162. M. A. Lovell, J. L. Smith, and W. R. Markesbery, J. Neuropathol. Exp. Neurol. 65(5), 489 (2006).
163. S. Tubek, Biol. Trace Elem. Res. 117(1-3), 39 (2007).
164. S. Tubek, P. Grzanka, and I. Tubek, Biol. Trace Elem. Res. 121(1), 1 (2008).
165. J. C. Smith, J. A. Zeller, et al., Brown Science 193(4252), 496 (1976).
166. E. M. Vasil'eva, M. I. Bakanov, T. V. Spichak, et al., Biomed. Khimiya 55(2), 213 (2009).
167. M. Ruz, K. R. Cavan, W. J. Bettger, et al., Br. J. Nutr. 68(2), 515 (1992).
168. M. Hambidge, J. Nutr. 133(3), 948S (2003).
169. H. Ohno, R. Doi, K. Yamamura, et al., Blut 50, 113 (1985).
170. R. D. Lindeman, M. L. Clark, and J. P. Colmore, J. Gerontol. 26(3), 358 (1971).
171. S. Tubek, P. Grzanka, and I. Tubek, Biol. Trace Elem. Res. 121(1), 1 (2008).
172. M. Suwalsky, V. Novoa, and F. Villena, J. Inorg. Biochem. 103, 797 (2009).
173. A. Ya. Khairullina, T. V. Ol'shanskaya, D. S. Filimonenko, et al., Optika Spektrosk. 105, 168 (2008).
174. Yu. M. Harmaza, Nauka Innovatsii 9(67), 40 (2008).
175. Yu. M. Harmaza, N. M. Kozlova, and E. I. Slobozhanina, Ukr. Biokhim. Zh. 82(4/1), 163 (2010).
176. Yu. M. Harmaza, Med. Akad. Zh. 10(5), 47 (2010).
177. A. Ya. Khairullina, T. V. Ol'shanskaya, D. S. Filimonenko, et al., Optika Spektrosk. 110(4), 574 (2011).
178. E. I. Slobozhanina, Yu. M. Harmaza, and N. M. Kozlova, in Bioelement Status of Population: Ecological, Physiological and Pathological Aspects, Ed. by N. A. Gres' and A. V. Skal'nyi (Kharvest, Minsk, 2011), pp. 264-272 [in Russian].
179. Yu. M. Harmaza, A. V. Tamashevskii, N. V. Goncharova, et al., Novosti Med.-Biol. Nauk 3(1), 90 (2011).
180. Yu. M. Harmaza, Candidate's Dissertation in Biology (Inst. Biophysics and Cell Engineering, Minsk, 2011).
181. Yu. M. Harmaza and A. V. Tamashevskii, Med. Akad. Zh. (suppl.) 258 (2012).
182. Yu. M. Harmaza and A. V. Tamashevskii, Izv. NAN Belarusi (suppl.) 3, 40 (2012).