铜转运及相关基因病
作者：邬剑军 蒋雨平
单位：上海医科大学华山医院神经内科，上海200040
关键词：铜；Wilson病；Menkes综合征；酵母菌；铜转运磷酸化ATP酶
生理科学进展000413 摘要 铜是人体必需微量元素,与铜代谢有关的人类遗传性疾病主要有Menkes综合征和Wilson病。这两个疾病的相关蛋白被认为是铜转运磷酸化ATP酶。无论是人类还是酵母菌，铜转运是一个保守的过程。研究在酵母菌中铜的转运过程可以推及人类的这一相似转运通路，并有助于揭示其病理生理机制。
学科分类号 Q493.7; Q591.7
铜是维持动物和人体正常功能的一种必需微量元素。铜对于保证某些酶和蛋白的活性是必需的，对婴儿生长、脑组织发育、机体防御都有重要作用。铜代谢通路异常导致的机体铜缺乏或铜过负荷均可造成多种疾病，其中Wilson病(以下简称WND)和Menkes综合征(以下简称MNK)都是因铜转运磷酸化ATP酶(copper-transporting P-type ATPase)功能缺陷所导致的，其基因现已克隆。
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一、人体正常铜转运通路
人体每日从食物和饮水中摄入0.6～2.0mg铜，吸收率与摄入量呈反比。铜离子在小肠刷状缘被吸收入肠粘膜，这是不依赖ATP的弥散过程，并受其它二价金属离子竞争转运的影响。吸收的铜离子通过肠粘膜细胞基底外侧膜入血，这是磷酸化ATP酶介导的离子转运过程。进入组织间液和血浆的铜离子，首先和白蛋白或转铜蛋白结合，仅少数与小分子肽链结合。大多数结合铜迅速被肝脏摄取，小部分入肾从尿液排出。肝细胞内质网中合成的脱铜铜兰蛋白(apo-ceruloplasmin)与吸收的铜离子结合形成结合型铜兰蛋白(Cu-ceruloplasmin)，随后被分泌入血浆并被其他组织摄取。Wilson病中该转运系统失能，肝细胞内铜离子无法进入高尔基体与脱铜铜兰蛋白结合。各组织细胞对铜的摄取可能通过铜兰蛋白的还原铜经硫氢基团与细胞表面受体的相互作用而完成。组织中的铜由铜兰蛋白介导转运回肝脏代谢或从胆道排泄。
体内约80%的铜经胆道排泄，其中主要是非重吸收铜，经肾排泄的铜不足3%。铜转运至胆道可能通过以下途径：(1)通过存在于肝细胞膜小管区的ATP依赖的铜转运系统，这一通路可以被钒酸盐所阻断; (2)通过包括溶酶体在内的囊泡转运，铜和溶酶体酶一起释放入胆道，这一通路可以被微管阻滞剂——秋水仙碱阻滞; (3)铜-谷胱甘肽(Cu-GSH)通过小管多特异性有机阴离子转运体(cMOAT)转运。其中第一条通路最为重要。Wilson病患者由于ATP7B基因缺陷，磷酸化ATP酶铜转运体功能降低或丧失，铜无法经胆道排出，体内铜不断沉积,从而产生各种症状。
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目前对于人类铜转运通路并不完全清楚，但是铜转运是一个专一的过程，铜进入肝细胞高尔基体与脱铜铜兰蛋白结合的转运系统与酵母菌和肠球菌的铜转运系统相似，这使我们能够从相对简单的酵母菌对铜转运过程的研究推测人类的这一过程。
酵母菌细胞膜上的高亲和力的铜转运体CTR1和CTR3介导铜进入细胞,随后铜离子迅速与胞质的铜伴侣蛋白(chaperone)结合,把铜输送至各目标亚细胞器。脱铜ATX1(apo-ATX1)与一价铜离子{Cu(I)}结合成为Cu-ATX1，把铜传送至分泌系统的晚高尔基体(late Golgi)或后高尔基体(post-Golgi)的囊泡膜上的CCC2。Cu-ATX1与CCC2氨基端的铜结合模体(motif)—CCC2a相结合。这是一个高度专一的序列—MTCXXC(甲硫氨酸-苏氨酸-半胱氨酸-X-X-半胱氨酸残基；X指任意氨基酸残基)，两个半胱氨酸残基是与铜结合的关键部位。ATX1直接作用于CCC2氨基端区域，使ATX1与CCC2形成金属桥联。Cu(I)与半胱氨酸的两个硫原子形成联接，与另一个硫原子发生较弱的相互联系，经铜诱导的蛋白-蛋白相互作用的一系列快速变化，铜由ATX1转移至CCC2a[1～3]。CCC2与铜结合后发生构象改变，水解ATP，铜经阳离子通道进入囊泡，与脱铜FET3(apo-FET3)结合为Cu-FET3,随后经胞吐作用(exocytosis )被排泌出细胞，在胞外发挥生理功能(附图)。
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附图 酵母菌胞内铜转运过程
SH：硫氢基团，S：硫原子，CTR1、CTR3、ATX1、FET3、CCC2均为来源于酵母菌的铜转运蛋白；方框内示意铜由ATX1转移至CCC2的过程
人类和酵母菌的铜转运体具有同源性，HTR1与CTR1/CTR3同源；HAH1与ATX1同源；MNK/WND蛋白(Menkes或Wilson病蛋白)与CCC2同源；铜兰蛋白与FET3同源[2]。各种铜转运体均含有高度专一的铜结合模体—MTCXXC。
二、铜转运相关基因病
Menkes综合征是罕见的性连锁隐性遗传病，其候选基因ATP7A已被克隆。该病是体内铜缺乏导致的综合征群，表现为婴儿生长停滞，神经系统退行性变，智能发育迟滞，不能保持头部的姿势，肢体张力增加，低温，泌尿生殖道憩室，心血管异常，韧带松弛和色素沉着不足，特征性的症状是粗而卷曲的脆发，直而稀少的眉毛，病情逐渐进展，在数月至两年内死亡。Menkes综合征患者肠粘膜可以吸收食物中铜，但是因为基因缺陷不能使细胞中铜转运至细胞间液或入血，导致机体铜缺乏，这一过程是转运阳离子的磷酸化ATP酶家族的铜转运体介导完成的，称为MNK蛋白，为一个包括1 500氨基酸的178kD单链多肽。编码MNK蛋白的基因是ATP7A，包括23个外显子约140kb，定位于X染色体q13.3。除肝脏外，该基因在其他组织均有表达[4]。
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虽然Menkes病的关键是吸收入肠粘膜的铜不能通过其基底外侧膜进入门脉系统，导致机体铜缺乏，但同样的情况也出现在肠粘膜上皮、肾小管和胎盘滋养层的极化上皮细胞，最终导致铜输出障碍。
Wilson病为常染色体隐性遗传病，主要表现为慢性肝病、肝硬化、甚至暴发性肝坏死，以及震颤、讷吃、流涎、吞咽困难、癫痫等。铜也可以在肾脏和骨骼等组织沉积，引起相应症状。比较特征性的是Kayser-Fleischer环(K-F环)和指甲上的蓝色月牙斑痕，血浆铜兰蛋白降低，尿铜增加。Wilson病基因已被克隆，称为ATP7B，定位于13号染色体q14.3，大约80kb,含22个外显子，转录为7.5kb mRNA,翻译产生1 411氨基酸的165kD单链多肽，属于转运金属离子的磷酸化ATP酶家族成员[5]。该酶功能缺陷使肝细胞内的铜离子无法进入外侧高尔基网络(trans-Golgi network)与脱铜铜兰蛋白结合，也不能通过肝小管排泌入胆道，因此堆积在肝细胞产生自由基诱导肝细胞凋亡[6]。其他组织，包括脑，也是由于铜无法进入排泌系统排出而堆积，其本质是铜从细胞排出障碍。Menkes综合征和Wilson病的细胞病理过程基本一致，均是铜出胞障碍，其临床表现各异是基因在不同组织细胞表达的差异造成的。MNK和WND蛋白铜转运磷酸化ATP酶，结构类似于金属离子转运体，特异地转运铜至细胞的排泌系统，继而出胞。该酶功能缺陷是Menkes综合征和Wilson病中枢神经系统表现的病理基础。神经元细胞的铜主要是由星形胶质细胞提供，ATP酶功能障碍使铜堆积，诱导细胞凋亡；而神经元因为缺乏铜使多巴胺β羟化酶活性丧失，造成多巴胺和去甲肾上腺素合成障碍[7]。
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铜转运磷酸化ATP酶(copper-transporting phosphorylated ATPase)包括铜结合区、跨膜阳离子通道、磷酸化区和ATP结合区四个部分。通道/磷酸化区有含天冬氨酸残基的保守序列(DKTGT)，在阳离子转运过程中起磷酸化作用，并在阳离子转运循环中形成一个磷酸化的中间产物；羧基端ATP结合区有ATP结合序列GDGIND，在磷酸化区和ATP结合区之间还有一个含有组氨酸和脯氨酸的保守模体—SEHPL，这是所有的铜转运ATP酶中特征性的同源序列，但功能不明；氨基端铜结合区具有所有金属阳离子转运磷酸化ATP酶同源序列—MTCXXC模体，MNK和WND基因都编码六个前后排列的金属结合模体，每个模体约30个氨基酸，均含GMTCXXCXXXIE，第三个结合模体的作用最为重要，在铜从HAH1转至ATP酶的过程中起了关键作用；八次跨膜的疏水的跨膜区含有保守的TGE模体和CPC阳离子通道，前者是把ATP水解的能量转移至阳离子转运单位；磷酸酶区由TGEA组成[8]。肠球菌CopA蛋白和酵母菌CCC2蛋白分别有一个和两个铜结合模体及一个ATP酶的核心，MNK基因和WND基因均编码六个金属结合区，提示它们存在共同的原始起源。MNK和WND各有43%和33%序列与肠球菌的金属转运体CopA蛋白一致；也各有29%和31%与CCC2蛋白一致。
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MNK和WND蛋白在氨基酸水平大约有54%～65%的同源性，实际上，编码这两种蛋白的基因在不同组织特异表达而执行类似的铜转运功能。WND和MNK蛋白在氨基末端的六个铜结合区，二者有65%同源性;在其他的重要功能区序列的一致性分别为：转导区78%，通道/磷酸化区89%，ATP结合区79%。这些进化过程中高度保守的顺序提示铜从细胞输出的过程，包括至胎盘，从胃肠道入血，从血管内皮入脑，从肝至胆，这些过程都是相同的。从MNK外显子5和WND外显子3开始，两个基因在相同编码区位置插入内显子，而且片断长度基本一致。它们的主要差异体现在编码第四个铜结合区的位置，这一区域可能影响铜结合区形成口袋状的三维结构。
MNK/WND蛋白主要存在于细胞内外侧高尔基网络囊泡膜，而不在胞膜，其主要功能是排出细胞内过多的铜，因此ATP酶转运铜的启动不是铜依赖性，而是与铜浓度密切相关。中国仓鼠卵巢细胞具有一定的铜抵抗作用，含有编码同类ATP酶的基因，并且过度表达。胞内铜离子浓度在正常范围内并不表现过度向外排铜，只有胞内铜含量增加时铜离子才大量从细胞内输出使胞内低铜[4]。铜结合区是一个三级折叠的结构，包括四条反相平行的β片层链和两条α螺旋交叉连接。六个一价铜离子{Cu(I)}与铜结合区的铜结合模体结合[9]，发生四级构象改变，产生铜诱导的结构重排，磷酸化区的天冬氨酸残基的空间保护移去，天冬氨酸磷酸化，触发铜易位。在氨基端可能有调节区域，通过铜结合区调节铜进入排泌系统[10]。 但铜如何从结合模体进入阳离子通道尚不清楚。
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三、结语
铜作为必需微量元素，在细胞内发挥重要作用，但是过多的铜可以造成细胞的不可逆损害,铜转运蛋白对于保持细胞内铜稳态起到关键作用。目前发现肌萎缩侧索硬化和Alzheimer病均与铜代谢相关，研究铜在胞内的转运有助于揭示这两种疾病的病理机制，还有助于了解其他金属的转运，尤其是金属离子磷酸化ATP酶具有高度保守性，可以推测原核细胞、真核细胞对金属离子的转运过程。
参考文献
1，Pufahl RA, Singer CP, Peariso KL, et al. Metal ion chaperone function of the soluble Cu(I) receptor Atx1. Science， 1997， 278∶853～856.
2，Askwith C, Kaplan J. Iron and copper transport in yeast and its relevance to human disease. TIBS， 1998， 23∶135～138.
, 百拇医药
3，Yuan DS, Dancis A, Klausher RD. Restriction of copper export in Saccharomyces cerevisiae to a late Golgi or post-Golgi compartment in the secretory pathway. J Biol Chem， 1997， 272∶ 25787～25793.
4，Mercer JFB. Menkes syndrome and animal models. Am J Clin Nutr， 1998，67∶1022s～1028s.
5，Gollan JL, Gollan TJ. Wilson disease in 1998:genetic, diagnostic and therapeutic aspects. J Hepatol，1998， 28∶28～36.
, 百拇医药
6，Britton RS. Metal-induced hepatotoxicity. Semin Liver Dis， 1996， 16∶3～12.
7，Qian Y, Tiffany-Castiglioni E, Harris ED. A Menkes P-type ATPase involved in copper homeostasis in the central nervous system of the rat. Mol Br Res， 1997， 48∶60～66.
8，Payne AS, Gitlin JD. Function expression of the Menkes disease protein reveals common biochemical mechanisms among the copper-transporting P-type ATPase. J Biol Chem， 1998， 273∶3765～3770.
, 百拇医药
9，Lutsenko S, Petrukhin K, Cooper MJ, et al. N-terminal domains of human copper-transporting adenosine triphosphatases (the Wilson's and Menkes disease proteins) bind copper selectively in vivo and in vitro with stoichiometry of one copper per metal-binding repeat. J Biol Chem， 1997， 272∶18939～18944.
10，Dameron CT, Harrison MD. Mechanisms for protection against copper toxicity. Am J Clin Nutr， 1998， 67∶1091s～1097s., http://www.100md.com
单位：上海医科大学华山医院神经内科，上海200040
关键词：铜；Wilson病；Menkes综合征；酵母菌；铜转运磷酸化ATP酶
生理科学进展000413 摘要 铜是人体必需微量元素,与铜代谢有关的人类遗传性疾病主要有Menkes综合征和Wilson病。这两个疾病的相关蛋白被认为是铜转运磷酸化ATP酶。无论是人类还是酵母菌，铜转运是一个保守的过程。研究在酵母菌中铜的转运过程可以推及人类的这一相似转运通路，并有助于揭示其病理生理机制。
学科分类号 Q493.7; Q591.7
铜是维持动物和人体正常功能的一种必需微量元素。铜对于保证某些酶和蛋白的活性是必需的，对婴儿生长、脑组织发育、机体防御都有重要作用。铜代谢通路异常导致的机体铜缺乏或铜过负荷均可造成多种疾病，其中Wilson病(以下简称WND)和Menkes综合征(以下简称MNK)都是因铜转运磷酸化ATP酶(copper-transporting P-type ATPase)功能缺陷所导致的，其基因现已克隆。
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一、人体正常铜转运通路
人体每日从食物和饮水中摄入0.6～2.0mg铜，吸收率与摄入量呈反比。铜离子在小肠刷状缘被吸收入肠粘膜，这是不依赖ATP的弥散过程，并受其它二价金属离子竞争转运的影响。吸收的铜离子通过肠粘膜细胞基底外侧膜入血，这是磷酸化ATP酶介导的离子转运过程。进入组织间液和血浆的铜离子，首先和白蛋白或转铜蛋白结合，仅少数与小分子肽链结合。大多数结合铜迅速被肝脏摄取，小部分入肾从尿液排出。肝细胞内质网中合成的脱铜铜兰蛋白(apo-ceruloplasmin)与吸收的铜离子结合形成结合型铜兰蛋白(Cu-ceruloplasmin)，随后被分泌入血浆并被其他组织摄取。Wilson病中该转运系统失能，肝细胞内铜离子无法进入高尔基体与脱铜铜兰蛋白结合。各组织细胞对铜的摄取可能通过铜兰蛋白的还原铜经硫氢基团与细胞表面受体的相互作用而完成。组织中的铜由铜兰蛋白介导转运回肝脏代谢或从胆道排泄。
体内约80%的铜经胆道排泄，其中主要是非重吸收铜，经肾排泄的铜不足3%。铜转运至胆道可能通过以下途径：(1)通过存在于肝细胞膜小管区的ATP依赖的铜转运系统，这一通路可以被钒酸盐所阻断; (2)通过包括溶酶体在内的囊泡转运，铜和溶酶体酶一起释放入胆道，这一通路可以被微管阻滞剂——秋水仙碱阻滞; (3)铜-谷胱甘肽(Cu-GSH)通过小管多特异性有机阴离子转运体(cMOAT)转运。其中第一条通路最为重要。Wilson病患者由于ATP7B基因缺陷，磷酸化ATP酶铜转运体功能降低或丧失，铜无法经胆道排出，体内铜不断沉积,从而产生各种症状。
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目前对于人类铜转运通路并不完全清楚，但是铜转运是一个专一的过程，铜进入肝细胞高尔基体与脱铜铜兰蛋白结合的转运系统与酵母菌和肠球菌的铜转运系统相似，这使我们能够从相对简单的酵母菌对铜转运过程的研究推测人类的这一过程。
酵母菌细胞膜上的高亲和力的铜转运体CTR1和CTR3介导铜进入细胞,随后铜离子迅速与胞质的铜伴侣蛋白(chaperone)结合,把铜输送至各目标亚细胞器。脱铜ATX1(apo-ATX1)与一价铜离子{Cu(I)}结合成为Cu-ATX1，把铜传送至分泌系统的晚高尔基体(late Golgi)或后高尔基体(post-Golgi)的囊泡膜上的CCC2。Cu-ATX1与CCC2氨基端的铜结合模体(motif)—CCC2a相结合。这是一个高度专一的序列—MTCXXC(甲硫氨酸-苏氨酸-半胱氨酸-X-X-半胱氨酸残基；X指任意氨基酸残基)，两个半胱氨酸残基是与铜结合的关键部位。ATX1直接作用于CCC2氨基端区域，使ATX1与CCC2形成金属桥联。Cu(I)与半胱氨酸的两个硫原子形成联接，与另一个硫原子发生较弱的相互联系，经铜诱导的蛋白-蛋白相互作用的一系列快速变化，铜由ATX1转移至CCC2a[1～3]。CCC2与铜结合后发生构象改变，水解ATP，铜经阳离子通道进入囊泡，与脱铜FET3(apo-FET3)结合为Cu-FET3,随后经胞吐作用(exocytosis )被排泌出细胞，在胞外发挥生理功能(附图)。
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附图 酵母菌胞内铜转运过程
SH：硫氢基团，S：硫原子，CTR1、CTR3、ATX1、FET3、CCC2均为来源于酵母菌的铜转运蛋白；方框内示意铜由ATX1转移至CCC2的过程
人类和酵母菌的铜转运体具有同源性，HTR1与CTR1/CTR3同源；HAH1与ATX1同源；MNK/WND蛋白(Menkes或Wilson病蛋白)与CCC2同源；铜兰蛋白与FET3同源[2]。各种铜转运体均含有高度专一的铜结合模体—MTCXXC。
二、铜转运相关基因病
Menkes综合征是罕见的性连锁隐性遗传病，其候选基因ATP7A已被克隆。该病是体内铜缺乏导致的综合征群，表现为婴儿生长停滞，神经系统退行性变，智能发育迟滞，不能保持头部的姿势，肢体张力增加，低温，泌尿生殖道憩室，心血管异常，韧带松弛和色素沉着不足，特征性的症状是粗而卷曲的脆发，直而稀少的眉毛，病情逐渐进展，在数月至两年内死亡。Menkes综合征患者肠粘膜可以吸收食物中铜，但是因为基因缺陷不能使细胞中铜转运至细胞间液或入血，导致机体铜缺乏，这一过程是转运阳离子的磷酸化ATP酶家族的铜转运体介导完成的，称为MNK蛋白，为一个包括1 500氨基酸的178kD单链多肽。编码MNK蛋白的基因是ATP7A，包括23个外显子约140kb，定位于X染色体q13.3。除肝脏外，该基因在其他组织均有表达[4]。
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虽然Menkes病的关键是吸收入肠粘膜的铜不能通过其基底外侧膜进入门脉系统，导致机体铜缺乏，但同样的情况也出现在肠粘膜上皮、肾小管和胎盘滋养层的极化上皮细胞，最终导致铜输出障碍。
Wilson病为常染色体隐性遗传病，主要表现为慢性肝病、肝硬化、甚至暴发性肝坏死，以及震颤、讷吃、流涎、吞咽困难、癫痫等。铜也可以在肾脏和骨骼等组织沉积，引起相应症状。比较特征性的是Kayser-Fleischer环(K-F环)和指甲上的蓝色月牙斑痕，血浆铜兰蛋白降低，尿铜增加。Wilson病基因已被克隆，称为ATP7B，定位于13号染色体q14.3，大约80kb,含22个外显子，转录为7.5kb mRNA,翻译产生1 411氨基酸的165kD单链多肽，属于转运金属离子的磷酸化ATP酶家族成员[5]。该酶功能缺陷使肝细胞内的铜离子无法进入外侧高尔基网络(trans-Golgi network)与脱铜铜兰蛋白结合，也不能通过肝小管排泌入胆道，因此堆积在肝细胞产生自由基诱导肝细胞凋亡[6]。其他组织，包括脑，也是由于铜无法进入排泌系统排出而堆积，其本质是铜从细胞排出障碍。Menkes综合征和Wilson病的细胞病理过程基本一致，均是铜出胞障碍，其临床表现各异是基因在不同组织细胞表达的差异造成的。MNK和WND蛋白铜转运磷酸化ATP酶，结构类似于金属离子转运体，特异地转运铜至细胞的排泌系统，继而出胞。该酶功能缺陷是Menkes综合征和Wilson病中枢神经系统表现的病理基础。神经元细胞的铜主要是由星形胶质细胞提供，ATP酶功能障碍使铜堆积，诱导细胞凋亡；而神经元因为缺乏铜使多巴胺β羟化酶活性丧失，造成多巴胺和去甲肾上腺素合成障碍[7]。
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铜转运磷酸化ATP酶(copper-transporting phosphorylated ATPase)包括铜结合区、跨膜阳离子通道、磷酸化区和ATP结合区四个部分。通道/磷酸化区有含天冬氨酸残基的保守序列(DKTGT)，在阳离子转运过程中起磷酸化作用，并在阳离子转运循环中形成一个磷酸化的中间产物；羧基端ATP结合区有ATP结合序列GDGIND，在磷酸化区和ATP结合区之间还有一个含有组氨酸和脯氨酸的保守模体—SEHPL，这是所有的铜转运ATP酶中特征性的同源序列，但功能不明；氨基端铜结合区具有所有金属阳离子转运磷酸化ATP酶同源序列—MTCXXC模体，MNK和WND基因都编码六个前后排列的金属结合模体，每个模体约30个氨基酸，均含GMTCXXCXXXIE，第三个结合模体的作用最为重要，在铜从HAH1转至ATP酶的过程中起了关键作用；八次跨膜的疏水的跨膜区含有保守的TGE模体和CPC阳离子通道，前者是把ATP水解的能量转移至阳离子转运单位；磷酸酶区由TGEA组成[8]。肠球菌CopA蛋白和酵母菌CCC2蛋白分别有一个和两个铜结合模体及一个ATP酶的核心，MNK基因和WND基因均编码六个金属结合区，提示它们存在共同的原始起源。MNK和WND各有43%和33%序列与肠球菌的金属转运体CopA蛋白一致；也各有29%和31%与CCC2蛋白一致。
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MNK和WND蛋白在氨基酸水平大约有54%～65%的同源性，实际上，编码这两种蛋白的基因在不同组织特异表达而执行类似的铜转运功能。WND和MNK蛋白在氨基末端的六个铜结合区，二者有65%同源性;在其他的重要功能区序列的一致性分别为：转导区78%，通道/磷酸化区89%，ATP结合区79%。这些进化过程中高度保守的顺序提示铜从细胞输出的过程，包括至胎盘，从胃肠道入血，从血管内皮入脑，从肝至胆，这些过程都是相同的。从MNK外显子5和WND外显子3开始，两个基因在相同编码区位置插入内显子，而且片断长度基本一致。它们的主要差异体现在编码第四个铜结合区的位置，这一区域可能影响铜结合区形成口袋状的三维结构。
MNK/WND蛋白主要存在于细胞内外侧高尔基网络囊泡膜，而不在胞膜，其主要功能是排出细胞内过多的铜，因此ATP酶转运铜的启动不是铜依赖性，而是与铜浓度密切相关。中国仓鼠卵巢细胞具有一定的铜抵抗作用，含有编码同类ATP酶的基因，并且过度表达。胞内铜离子浓度在正常范围内并不表现过度向外排铜，只有胞内铜含量增加时铜离子才大量从细胞内输出使胞内低铜[4]。铜结合区是一个三级折叠的结构，包括四条反相平行的β片层链和两条α螺旋交叉连接。六个一价铜离子{Cu(I)}与铜结合区的铜结合模体结合[9]，发生四级构象改变，产生铜诱导的结构重排，磷酸化区的天冬氨酸残基的空间保护移去，天冬氨酸磷酸化，触发铜易位。在氨基端可能有调节区域，通过铜结合区调节铜进入排泌系统[10]。 但铜如何从结合模体进入阳离子通道尚不清楚。
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三、结语
铜作为必需微量元素，在细胞内发挥重要作用，但是过多的铜可以造成细胞的不可逆损害,铜转运蛋白对于保持细胞内铜稳态起到关键作用。目前发现肌萎缩侧索硬化和Alzheimer病均与铜代谢相关，研究铜在胞内的转运有助于揭示这两种疾病的病理机制，还有助于了解其他金属的转运，尤其是金属离子磷酸化ATP酶具有高度保守性，可以推测原核细胞、真核细胞对金属离子的转运过程。
参考文献
1，Pufahl RA, Singer CP, Peariso KL, et al. Metal ion chaperone function of the soluble Cu(I) receptor Atx1. Science， 1997， 278∶853～856.
2，Askwith C, Kaplan J. Iron and copper transport in yeast and its relevance to human disease. TIBS， 1998， 23∶135～138.
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3，Yuan DS, Dancis A, Klausher RD. Restriction of copper export in Saccharomyces cerevisiae to a late Golgi or post-Golgi compartment in the secretory pathway. J Biol Chem， 1997， 272∶ 25787～25793.
4，Mercer JFB. Menkes syndrome and animal models. Am J Clin Nutr， 1998，67∶1022s～1028s.
5，Gollan JL, Gollan TJ. Wilson disease in 1998:genetic, diagnostic and therapeutic aspects. J Hepatol，1998， 28∶28～36.
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6，Britton RS. Metal-induced hepatotoxicity. Semin Liver Dis， 1996， 16∶3～12.
7，Qian Y, Tiffany-Castiglioni E, Harris ED. A Menkes P-type ATPase involved in copper homeostasis in the central nervous system of the rat. Mol Br Res， 1997， 48∶60～66.
8，Payne AS, Gitlin JD. Function expression of the Menkes disease protein reveals common biochemical mechanisms among the copper-transporting P-type ATPase. J Biol Chem， 1998， 273∶3765～3770.
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9，Lutsenko S, Petrukhin K, Cooper MJ, et al. N-terminal domains of human copper-transporting adenosine triphosphatases (the Wilson's and Menkes disease proteins) bind copper selectively in vivo and in vitro with stoichiometry of one copper per metal-binding repeat. J Biol Chem， 1997， 272∶18939～18944.
10，Dameron CT, Harrison MD. Mechanisms for protection against copper toxicity. Am J Clin Nutr， 1998， 67∶1091s～1097s., http://www.100md.com