Белок, связывающий элементы, реагирующие на железо - Iron-responsive element-binding protein

Белок, регулирующий железо
FeRegulatoryProtein.pdb.jpg
Идентификаторы
СимволACO1
Альт. символыIREB1
Ген NCBI48
HGNC117
OMIM100880
RefSeqNM_002197
UniProtP21399
Прочие данные
Номер ЕС4.2.1.3
LocusChr. 9 p21.1
белок, связывающий железо-чувствительный элемент 2
Идентификаторы
СимволIREB2
Ген NCBI3658
HGNC6115
OMIM147582
RefSeqNM_004136
UniProtP48200
Прочие данные
LocusChr. 15 q25.1

В белки, связывающие железо-чувствительные элементы, также известный как IRE-BP, IRBP, IRP и IFR,[1] связываются с железо-чувствительные элементы (IRE) в регулировании метаболизм железа у человека.[2]

Функция

ACO1, или же IRP1, представляет собой бифункциональный белок, который функционирует как белок, связывающий железо-чувствительный элемент (IRE), участвующий в контроле метаболизма железа путем связывания мРНК для подавления трансляции или деградации. Он также функционирует как цитоплазматическая изоформа аконитаза. Аконитазы представляют собой белки железо-сера, которым для их ферментативной активности требуется кластер 4Fe-4S, в котором они катализируют превращение цитрат к изоцитрат.[2] Эта структура была основана на дифракции рентгеновских лучей на кристаллах. Разрешение 2,80 Å. Этот белок был получен от видов Oryctolagus cuniculus, более известный как кролик. Этот белок имеет несколько связанных с ним конформационных изменений, которые объясняют альтернативные функции регулятора мРНК или фермента. Эта информация была получена с веб-сайта банка данных белков RCSB.

IRP2 в большинстве клеток менее распространен, чем IRP1.[3] Наиболее выражено в кишечнике и мозге.[4] По сравнению с IRP1, IRP2 имеет вставку из 73 аминокислот, и эта вставка опосредует деградацию IRP2 в клетках с высоким содержанием железа.[5] IRP2 регулируется F-Box FBXL5 которые активируют убиквитинирование, а затем деградацию IRP2. IRP2 не обладает аконитазной активностью.[6][7]

Железный транспорт

Все клетки используют какое-то количество железа и должны получать его из циркулирующих кровь. Поскольку железо прочно связано с трансферрином, клетки по всему телу имеют на своей поверхности рецепторы для комплексов трансферрин-железо. Эти рецепторы поглотить и усвоить и белок, и железо, прикрепленное к нему. Оказавшись внутри, ячейка передает утюг в ферритин, молекула внутреннего хранилища железа.

Клетки обладают развитыми механизмами ощущения собственной потребности в железе. В клетках человека наиболее описанный механизм чувствительности к железу является результатом посттранскрипционный регулирование мРНК (химические инструкции, полученные из ДНК гены сделать белки). Последовательности мРНК, называемые железо-чувствительные элементы (IRE) содержатся в мРНК последовательности, которые кодируют рецепторы трансферрина и для ферритина. Белок, связывающий железо-чувствительный элемент (IRE-BP), связывается с этими последовательностями мРНК. Сам по себе IRE-BP связывается с IRE мРНК ферритина и рецептора трансферрина. Но когда железо связывается с IRE-BP, IRE-BP меняет форму, в результате чего IRE-BP больше не могут связывать мРНК ферритина. Это высвобождает мРНК, которая заставляет клетку производить больше ферритина. Другими словами, когда в клетке много железа, само железо заставляет клетку производить больше молекул, запасающих железо. (IRE-BP - это аконитаза; для схематического изображения изменения формы, глянь сюда ).

Производство рецепторов трансферрина зависит от аналогичного механизма. Но у этого есть противоположный триггер и противоположный конечный эффект. IRE-BP без железа связываются с IRE на мРНК рецептора трансферрина. Но эти IRE имеют другой эффект: когда IRE-BP связывается с этими сайтами, связывание не только позволяет осуществлять трансляцию, но и стабилизирует молекулу мРНК, чтобы она могла оставаться нетронутой дольше.

В условиях низкого содержания железа IRE-BP позволяют клетке продолжать вырабатывать рецепторы трансферрина. Чем больше рецепторов трансферрина, тем легче клетке получать больше железа из комплексов трансферрин-железо, циркулирующих вне клетки. Но по мере того как железо связывается со все большим количеством IRE-BP, они меняют форму и расщепляют мРНК рецептора трансферрина. МРНК рецептора трансферрина быстро разрушается без присоединенного к ней IRE-BP. Клетка перестает производить рецепторы трансферрина.

Когда клетка получила больше железа, чем может связать ферритин или же гем молекулы, все больше и больше железа будет связываться с IRE-BP. Это остановит производство рецепторов трансферрина. Связывание железо-IRE-BP также запустит производство ферритина.

Когда в клетке мало железа, все меньше и меньше железа будет связываться с IRE-BP. IRE-BP без железа будут связываться с мРНК рецептора трансферрина.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Gray, N.K .; Хенце, М. В. (август 1994 г.). «Регуляторный белок железа предотвращает связывание комплекса предварительной инициации трансляции 43S с ферритином и мРНК eALAS». EMBO J. 13 (16): 3882–3891. Дои:10.1002 / j.1460-2075.1994.tb06699.x. ЧВК  395301. PMID  8070415.
  2. ^ а б Эйзенштейн RS (2000). «Белки, регулирующие железо, и молекулярный контроль метаболизма железа у млекопитающих». Анну. Преподобный Нутр. 20: 627–62. Дои:10.1146 / annurev.nutr.20.1.627. PMID  10940348.
  3. ^ Hentze MW, Kühn LC (август 1996 г.). «Молекулярный контроль метаболизма железа у позвоночных: регуляторные цепи на основе мРНК, управляемые железом, оксидом азота и окислительным стрессом». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 93 (16): 8175–82. Дои:10.1073 / пнас.93.16.8175. ЧВК  38642. PMID  8710843.
  4. ^ Henderson BR, Seiser C, Kühn LC (декабрь 1993 г.). «Характеристика второго РНК-связывающего белка у грызунов со специфичностью для чувствительных к железу элементов». J. Biol. Chem. 268 (36): 27327–34. PMID  8262972.
  5. ^ Иваи К., Клауснер Р.Д., Руо Т.А. (ноябрь 1995 г.). «Требования к регулируемой железом деградации РНК-связывающего белка, регулирующего железо белка 2». EMBO J. 14 (21): 5350–7. Дои:10.1002 / j.1460-2075.1995.tb00219.x. ЧВК  394644. PMID  7489724.
  6. ^ Гуо Б., Юй, Лейбольд Э.А. (сентябрь 1994 г.). «Железо регулирует цитоплазматические уровни нового белка, связывающего железо-чувствительный элемент, без аконитазной активности». J. Biol. Chem. 269 (39): 24252–60. PMID  7523370.
  7. ^ Саманьего Ф., Чин Дж., Иваи К., Руо Т.А., Клауснер Р.Д. (декабрь 1994 г.). «Молекулярная характеристика второго белка, связывающего железо-чувствительный элемент, регуляторного белка 2 железа. Структура, функция и посттрансляционная регуляция». J. Biol. Chem. 269 (49): 30904–10. PMID  7983023.

внешняя ссылка