Zinc transport regulation through histidine methylation

Sink er et essensielt mikronæringsstoff som kreves for funksjonen til hundrevis av proteiner involvert i et bredt spekter av biologiske prosesser. Etter inntak av sink fra kosten reguleres nivåene i kroppen nøye gjennom absorpsjon, sekresjon og ekskresjon via spesialiserte proteiner, såkalte sinktransportører, i tarmen. Enhver ubalanse er skadelig for menneskers helse, spesielt er tarmen følsom for sinkfluktuasjoner, hvilket påvirker tarmbarrieren og kan føre til inflammatoriske sykdommer og kreft i tarmen. På molekylært nivå er de presise mekanismene som styrer funksjonen til de ulike sinktransportørene fortsatt uklare. Hos mennesker finnes det over tjue slike proteiner, og de fleste inneholder områder rike på aminosyren histidin. Disse histidinene mistenkes å spille en avgjørende rolle i å binde sink. Nylig oppdaget vi et enzym som modifiserer disse områdene ved å sette metylgrupper på histidin, og viste at metylerte histidiner har en lavere affinitet for sink. Dette prosjektet har som mål å identifisere nye mekanismer som regulerer sinknivåer gjennom histidinmetylering av sinktransportører, å utvikle forskningsverktøy for effektiv studie av histidinmetylering, og å legge grunnlaget for nye behandlinger av tarmsykdommer.

The delicate balance of zinc levels in the body is essential for human health. Zinc is absorbed and excreted via intestinal zinc transporter proteins, and perturbations of this process are associated with pathologies, including inflammatory diseases and cancers of the bowel. The precise molecular mechanisms regulating zinc transport, however, remain a major knowledge gap. Based on the recent discovery of an enzyme methylating histidine residues in zinc transporters, and drawing on preliminary findings which demonstrate reduced affinity of methylated histidines to zinc, this project aims to identify novel mechanisms regulating zinc homeostasis through histidine methylation. We will examine the regulation and effect of histidine methylation on zinc transport in intestinal cell culture and organoids, and examine how knockout of the methylhistidine-generating enzyme affects the integrity and pathology of the intestinal tract in mouse models. In addition, we will identify reader proteins specifically recognizing methylhistidines and develop anti-methylhistidine antibodies and inhibitors to use as tools for detection, enrichment, and inhibition of histidine methylation. Such tools are urgently needed by the international research community, as none are currently available commercially. Overall, this project will lead to great advances in the field of protein regulation, and may uncover novel mechanisms in intestinal zinc transport and pathology.