• цитоплазма • эндосома • мембрана • базальная часть клетки • ретромер • сеть транс-Гольджи • перинуклеарная область цитоплазмы • ядро клетки • мембрана поздней эндосомы • поверхность клетки • внешняя мембрана митохондрий • апикальная плазматическая мембрана • лизосома • неотъемлемый компонент мембраны • рециклинг эндосома • поздняя эндосома • клеточная мембрана • апикальная часть клетки • ранняя эндосома • щеточная кайма • эндосомальная мембрана • параферритиновый комплекс • интегральный компонент плазматической мембраны • щеточная кайма мембрана • лизосомальная мембрана • вакуоль • цитоплазматический пузырек • эндомембранная система • митохондрия • внеклеточная везикула
Биологический процесс
• кадмий ионного трансмембранный транспорт • активация эндопептидазы активности цистеин-типа участвует в апоптотическом процессе • ион водорода трансмембранного транспорта • свинец с переносом ионов • иона железо гомеостаз • перенос ионы • гем биосинтетического процесс • многоклеточный организменном ион железа гомеостаз • обучение или память • ион железа трансмембранный транспорт • дендритов морфогенеза • порфирин-содержащие соединения биосинтетических процессов • ответ на ион железа • железа транспорта ионов • меди переноса ионов • ответ на гипоксию • кобальта ионного транспорт • Обнаружение кислорода • клеточного ответ на окислительный стресс • марганца перенос ионов • никеля катион транспорт • развитие эритроцитов • Соединение метаболического процесс порфирина-содержащего • клеточного ион железо гомеостаз • катион трансмембранный транспорт • марганец ион трансмембранный транспорт • ванадий с переносом ионов • цинк II , ионный трансмембранный транспорт • никелевого катионом трансмембранного транспорта • ион медь трансмембранного транспорта • транспорт • перенос ионов металлов • ассимиляция железа
Связанный с природной резистентностью белок макрофагов 2 (NRAMP 2), также известный как транспортер двухвалентных металлов 1 (DMT1) и транспортер двухвалентных катионов 1 (DCT1), [5] представляет собой белок, который у людей кодируется SLC11A2 (семейство растворенных носителей 11 , член 2) ген . [6] DMT1 представляет собой большое семейство ортологичных белков-переносчиков ионов металлов, которые высоко консервативны от бактерий к человеку. [7]
Как следует из названия, DMT1 связывает различные двухвалентные металлы, включая кадмий (Cd 2+ ), медь (Cu 2+ ) и цинк (Zn 2+, ); однако он наиболее известен своей ролью в транспортировке двухвалентного железа (Fe 2+ ). Экспрессия DMT1 регулируется запасами железа в организме для поддержания гомеостаза железа. DMT1 также важен для абсорбции и транспорта марганца (Mn 2+ ). [8] В пищеварительном тракте он расположен на апикальной мембране энтероцитов , где он проводит H +.- сопряженный транспорт катионов двухвалентных металлов из просвета кишечника в клетку.
Содержание
1 Функция
1.1 У млекопитающих
1.2 Ионная селективность
1.3 Путь между дрожжами и млекопитающими
2 Роль в нейродегенеративных заболеваниях
3 ссылки
4 Дальнейшее чтение
5 Внешние ссылки
Функция [ править ]
Железо необходимо не только для человеческого организма, но и для всех организмов, чтобы они могли расти. [9] Железо также участвует во многих метаболических путях. Дефицит железа может привести к железодефицитной анемии, поэтому регулирование железа очень важно в организме человека.
У млекопитающих [ править ]
Процесс транспортировки железа заключается в том, что железо восстанавливается ферриредуктазами, присутствующими на поверхности клеток, или диетическими восстановителями, такими как аскорбат ( витамин С ). [10] Как только Fe 3+ восстанавливается до Fe 2+ , белок-транспортер DMT1 транспортирует ионы Fe 2+ в клетки, выстилающие тонкий кишечник ( энтероциты ). [10] Оттуда транспортер ферропортин / IREG1 экспортирует его через клеточную мембрану, где он окисляется до Fe 3+ на поверхности клетки, затем связывается трансферрином и высвобождается в кровоток. [10]
Ионная селективность [ править ]
DMT1 не является 100% селективным переносчиком, поскольку он также транспортирует Zn 2+ , Mn 2+ и Ca 2+, что может привести к проблемам токсичности. [10] Причина этого в том, что он не может различить различия между ионами разных металлов из-за низкой селективности по ионам железа. Кроме того, это заставляет ионы металлов конкурировать за транспортировку, и концентрация ионов железа обычно значительно ниже, чем у других ионов. [10]
Путь дрожжей и млекопитающих [ править ]
Путь поглощения железа в Saccharaomyces cerevisiae , который состоит из ферроксидазы с множеством медей ( Fet3 ) и пермеазы плазмы железа (FTR1), имеет высокое сродство к поглощению железа по сравнению с процессом поглощения железа DMT1, присутствующим у млекопитающих. [11] Процесс поглощения железа дрожжами состоит из Fe 3+, который восстанавливается до Fe 2+ ферридуктазами. [10] Двухвалентное железо также может присутствовать вне клетки из-за других восстановителей, присутствующих во внеклеточной среде. [10] Двухвалентное железо затем окисляется до трехвалентного железа с помощью Fet3 на внешней поверхности элемента. [10] Затем Fe 3+передается от Fet3 к FTR1 и переносится через клеточную мембрану в клетку. [10]
Транспортные системы, опосредованные оксидазой железа, существуют для того, чтобы транспортировать специфические ионы, в отличие от DMT1, который не обладает полной специфичностью. [10] Путь захвата железа Fet3 / FTR1 может достигать полной специфичности в отношении железа по сравнению с другими ионами из-за многоступенчатой природы пути. [10] Каждый из этапов этого пути специфичен для двухвалентного или трехвалентного железа. [10] Белок-переносчик DMT1 не обладает специфичностью по отношению к переносимым им ионам, поскольку он не может отличить Fe 2+ от ионов других двухвалентных металлов, которые он переносит через клеточную мембрану. [10]Хотя причина существования неспецифических переносчиков ионов, таких как DMT1, связана с их способностью функционировать в анаэробной среде, противоположной пути Fet3 / FTR1, который требует кислорода в качестве вспомогательного субстрата. [10] Таким образом, в анаэробной среде оксидаза не сможет функционировать, поэтому необходимы другие способы поглощения железа. [10]
Роль в нейродегенеративных заболеваниях [ править ]
Токсичные накопление двухвалентных металлов, особенно железо и / или марганец, часто обсуждаются этиологические факторы в различных нейродегенеративных заболеваний, в том числе болезнь Альцгеймера , болезнь Паркинсона , боковой амиотрофический склероз и рассеянный склероз . DMT1 может быть основным транспортером марганца через гематоэнцефалический барьер, и экспрессия этого белка в назальном эпителии обеспечивает путь для прямого всасывания металлов в мозг. [12] Экспрессия DMT1 в мозге может увеличиваться с возрастом, [13] повышая восприимчивость к патологиям, вызванным металлами. Выявлено, что экспрессия DMT1 повышена в черной субстанции.пациентов с болезнью Паркинсона и в вентральном среднем мозге моделей животных, отравленных 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридином ( МРТР ) - нейротоксином, широко используемым экспериментально для появления симптомов болезни Паркинсона.
Ген SLC11A2, кодирующий DMT1, расположен на длинном плече хромосомы 12 (12q13) рядом с участками, подверженными болезни Альцгеймера [14] и синдрому беспокойных ног . С аллель SNP rs407135 на DMT1 ген , кодирующий SLC11A2 связан с более короткой продолжительностью заболевания в случаях спинного начала бокового амиотрофического склероза , [15] , и участвует в начале болезни Альцгеймера у мужчин , а также. [14] Гаплотип CC для SNP 1254T / C IVS34 + 44C / A связан с восприимчивостью к болезни Паркинсона. [16]Наконец, вариантные аллели нескольких SNP SLC11A2 связаны с железной анемией, фактором риска отравления марганцем и синдромом беспокойных ног. [17]
Ссылки [ править ]
^ a b c GRCh38: Ensembl, выпуск 89: ENSG00000110911 - Ensembl , май 2017 г.
^ a b c GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000023030 - Ensembl , май 2017 г.
^ "Human PubMed Reference:" . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
^ «Ссылка на Mouse PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
^ «Семейство носителей растворенного вещества 11 (переносчики ионов двухвалентных металлов с протонной связью), член 2» . Генные карты . Проверено 16 декабря 2011 .
^ Видал S, Belouchi AM, Селье M, Битти B, Gros P (апрель 1995). «Клонирование и характеристика второго гена NRAMP человека на хромосоме 12q13». Геном млекопитающих . 6 (4): 224–30. DOI : 10.1007 / BF00352405 . PMID 7613023 . S2CID 22656880 .
^ Au C, Бенедетто A, Aschner M (июль 2008). «Транспорт марганца в эукариотах: роль DMT1» . Нейротоксикология . 29 (4): 569–76. DOI : 10.1016 / j.neuro.2008.04.022 . PMC 2501114 . PMID 18565586 .
^ Gunshin Н, Маккензи В, Бергер УФ, Gunshin Y, Ромеро М.Ф., бор WF, Нуссбергер S, Голлан ДЛ, Hediger М.А. (июль 1997 г.). «Клонирование и характеристика протон-связанного переносчика ионов металлов». Природа . 388 (6641): 482–8. DOI : 10.1038 / 41343 . PMID 9242408 . S2CID 4416482 .
^ Rolfs A, Hediger MA (июль 1999). «Переносчики ионов металлов у млекопитающих: структура, функции и патологические последствия» . Журнал физиологии . 518 (Pt 1): 1–12. DOI : 10.1111 / j.1469-7793.1999.0001r.x . PMC 2269412 . PMID 10373684 .
^ Б с д е е г ч я J к л м п о Bertini I (2007). Биологическая неорганическая химия: строение и реакционная способность . Саусалито, Калифорния: Университетские научные книги. ISBN 978-1891389436. OCLC 65400780 .
^ Hassett РФ, Romeo AM, Косман DJ (март 1998). «Регулирование захвата железа с высоким сродством в дрожжах Saccharomyces cerevisiae. Роль дикислорода и Fe» . Журнал биологической химии . 273 (13): 7628–36. DOI : 10.1074 / jbc.273.13.7628 . PMID 9516467 .
^ Aschner M (май 2006). «Транспорт марганца через гематоэнцефалический барьер». Нейротоксикология . 27 (3): 311–4. DOI : 10.1016 / j.neuro.2005.09.002 . PMID 16460806 .
↑ Ke Y, Chang YZ, Duan XL, Du JR, Zhu L, Wang K, Yang XD, Ho KP, Qian ZM (май 2005 г.). «Возрастно-зависимая и независимая от железа экспрессия двух изоформ мРНК двухвалентного переносчика металла 1 в головном мозге крысы». Нейробиология старения . 26 (5): 739–48. DOI : 10.1016 / j.neurobiolaging.2004.06.002 . ЛВП : 10397/15266 . PMID 15708449 . S2CID 21925120 .
^ a b Джеймисон С. Е., Уайт Дж. К., Хоусон Дж. М., Паск Р., Смит А. Н., Брейн С., Эванс Дж. Г., Сюереб Дж., Кэрнс, штат Нью-Джерси, Рубинштейн, округ Колумбия, Блэквелл, Дж. М. (февраль 2005 г.). «Исследование ассоциации генов-кандидатов среди генов членов 1 (SLC11A1) и 2 (SLC11A2) семейства носителей растворенных веществ 11a при болезни Альцгеймера». Письма неврологии . 374 (2): 124–8. DOI : 10.1016 / j.neulet.2004.10.038 . PMID 15644277 . S2CID 6176823 .
^ Бласко Н, Р Vourc'h, Nadjar Y, Ribourtout В, Гордон PH, Guettard YO, Камю Вт, пралине Дж, Meininger В, CR Андрес, Corcia Р (апрель 2011). «Связь между геном, кодирующим транспорт двухвалентного металла 1 (SLC11A2), и длительностью заболевания при боковом амиотрофическом склерозе». Журнал неврологических наук . 303 (1–2): 124–7. DOI : 10.1016 / j.jns.2010.12.018 . PMID 21276595 . S2CID 22098012 .
↑ He Q, Du T, Yu X, Xie A, Song N, Kang Q, Yu J, Tan L, Xie J, Jiang H (сентябрь 2011). «Полиморфизм DMT1 и риск болезни Паркинсона». Письма неврологии . 501 (3): 128–31. DOI : 10.1016 / j.neulet.2011.07.001 . PMID 21777657 . S2CID 22188818 .
↑ Xiong L, Dion P, Montplaisir J, Levchenko A, Thibodeau P, Karemera L, Rivière JB, St-Onge J, Gaspar C, Dubé MP, Desautels A, Turecki G, Rouleau GA (октябрь 2007 г.). «Молекулярно-генетические исследования DMT1 на 12q у франко-канадских пациентов с синдромом беспокойных ног и их семей». Американский журнал медицинской генетики. Часть B, Нейропсихиатрическая генетика . 144B (7): 911–7. DOI : 10.1002 / ajmg.b.30528 . PMID 17510944 . S2CID 22609489 .
Дальнейшее чтение [ править ]
Fleming MD, Trenor CC, Su MA, Foernzler D, Beier DR, Dietrich WF, Andrews NC (август 1997 г.). «Мыши с микроцитарной анемией имеют мутацию в Nramp2, гене-кандидате в переносчик железа». Генетика природы . 16 (4): 383–6. DOI : 10.1038 / ng0897-383 . PMID 9241278 . S2CID 41548981 .
Киши Ф, Табучи М (1998). «Полная нуклеотидная последовательность кДНК человеческого NRAMP2». Молекулярная иммунология . 34 (12–13): 839–42. DOI : 10.1016 / S0161-5890 (97) 00110-7 . PMID 9464519 .
Ли П.Л., Гелбарт Т., Уэст К., Халлоран С., Бейтлер Э. (июнь 1998 г.). «Ген Nramp2 человека: характеристика структуры гена, альтернативный сплайсинг, промоторная область и полиморфизмы». Клетки крови, молекулы и болезни . 24 (2): 199–215. DOI : 10.1006 / bcmd.1998.0186 . PMID 9642100 .
Киши Ф, Табучи М (октябрь 1998 г.). «Человеческий природный белок макрофагов, связанный с устойчивостью 2: клонирование гена и идентификация белка». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях . 251 (3): 775–83. DOI : 10.1006 / bbrc.1998.9415 . PMID 9790986 .
Табучи М., Ёсимори Т., Ямагути К., Ёсида Т., Киши Ф. (июль 2000 г.). «Человеческий NRAMP2 / DMT1, который опосредует транспорт железа через эндосомные мембраны, локализован в поздних эндосомах и лизосомах в клетках HEp-2» . Журнал биологической химии . 275 (29): 22220–8. DOI : 10.1074 / jbc.M001478200 . PMID 10751401 .
Гриффитс WJ, Келли А.Л., Смит SJ, Cox TM (сентябрь 2000 г.). «Локализация транспорта железа и регуляторных белков в клетках человека». QJM . 93 (9): 575–87. DOI : 10.1093 / qjmed / 93.9.575 . PMID 10984552 .
Джорджифф М.К., Вобкен Дж. К., Велле Дж., Бурдо Дж. Р., Коннор Дж. Р. (ноябрь 2000 г.). «Идентификация и локализация транспортера двухвалентного металла-1 (DMT-1) в плаценте человека». Плацента . 21 (8): 799–804. DOI : 10,1053 / plac.2000.0566 . PMID 11095929 .
Tallkvist J, Bowlus CL, Lönnerdal B (июнь 2001 г.). «Экспрессия гена DMT1 и абсорбция кадмия в абсорбтивных энтероцитах человека». Письма токсикологии . 122 (2): 171–7. DOI : 10.1016 / S0378-4274 (01) 00363-0 . PMID 11439223 .
Шарп П., Тэнди С., Ямаджи С., Теннант Дж., Уильямс М., Сингх Срай С.К. (январь 2002 г.). «Быстрая регуляция белка-транспортера двухвалентного металла (DMT1), но не экспрессии мРНК негемным железом в клетках Caco-2 кишечника человека». Письма FEBS . 510 (1–2): 71–6. DOI : 10.1016 / S0014-5793 (01) 03225-2 . PMID 11755534 . S2CID 12296540 .
Umbreit JN, Conrad ME, Hainsworth LN, Simovich M (март 2002 г.). «Параферритин ферриредуктазы содержит переносчик двухвалентных металлов, а также мобилферрин». Американский журнал физиологии. Физиология желудочно-кишечного тракта и печени . 282 (3): G534–9. DOI : 10,1152 / ajpgi.00199.2001 . PMID 11842004 .
Симович MJ, Конрад ME, Umbreit JN, Moore EG, Hainsworth LN, Smith HK (март 2002). «Клеточное расположение белков, связанных с абсорбцией и транспортом железа» . Американский журнал гематологии . 69 (3): 164–70. DOI : 10.1002 / ajh.10052 . PMID 11891802 . S2CID 43201066 .
Рольфс А., Бонковски Х.Л., Кольрозер Дж. Г., МакНил К., Шарма А., Бергер Ю.В., Хедигер М.А. (апрель 2002 г.). «Кишечная экспрессия генов, участвующих в абсорбции железа у людей». Американский журнал физиологии. Физиология желудочно-кишечного тракта и печени . 282 (4): G598–607. DOI : 10,1152 / ajpgi.00371.2001 . PMID 11897618 .
Ван Х, Гио А.Дж., Ян Ф., Долан К.Г., Гаррик, доктор медицины, Пиантадози, Калифорния (май 2002 г.). «Поглощение железа и Nramp2 / DMT1 / DCT1 в эпителиальных клетках бронхов человека». Американский журнал физиологии. Клеточная и молекулярная физиология легких . 282 (5): L987–95. DOI : 10,1152 / ajplung.00253.2001 . PMID 11943663 .
Я Бэннон Д., Портной М.Э., Оливи Л., Лис П.С., Кулотта В.К., Бресслер Дж.П. (июль 2002 г.). «Поглощение свинца и железа транспортером двухвалентного металла 1 в клетках дрожжей и млекопитающих». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях . 295 (4): 978–84. DOI : 10.1016 / S0006-291X (02) 00756-8 . PMID 12127992 .
Золлер H, Decristoforo C, Weiss G (август 2002 г.). «Экспрессия эритроидной 5-аминолевулинатсинтазы, феррохелатазы и DMT1 в эритроидных предшественниках: дифференциальные пути эритропоэтина и железозависимая регуляция». Британский журнал гематологии . 118 (2): 619–26. DOI : 10.1046 / j.1365-2141.2002.03626.x . PMID 12139757 . S2CID 35114057 .
Хуберт Н., Хентце М.В. (сентябрь 2002 г.). «Ранее не охарактеризованные изоформы транспортера двухвалентного металла (DMT) -1: значение для регуляции и клеточной функции» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 99 (19): 12345–50. DOI : 10.1073 / pnas.192423399 . PMC 129447 . PMID 12209011 .
Табучи М., Танака Н., Нисида-Китайма Дж., Оно Х., Киши Ф. (декабрь 2002 г.). «Альтернативный сплайсинг регулирует субклеточную локализацию изоформ транспортера 1 двухвалентного металла» . Молекулярная биология клетки . 13 (12): 4371–87. DOI : 10.1091 / mbc.E02-03-0165 . PMC 138640 . PMID 12475959 .
Окубо М., Ямада К., Хосоямада М., Шибасаки Т., Эндо Х. (март 2003 г.). «Транспорт кадмия человеческим Nramp 2, экспрессируемый в ооцитах Xenopus laevis». Токсикология и прикладная фармакология . 187 (3): 162–7. DOI : 10.1016 / S0041-008X (02) 00078-9 . PMID 12662899 .
Внешние ссылки [ править ]
DMT1 + белок + (железо + переносчик) в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
