Белок, связывающий элементы, реагирующие на железо

В железо реагирует элемент-связывающие белки , также известный как IRE-BP , IRBP , IRP и ППП , ^[1] связываются с железом реагировать элементов (IRES) в регуляции человеческого метаболизма железа . ^[2]

Функция [ править ]

ACO1 , или 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 аконитазы . Аконитазы представляют собой белки железо-сера, которым для их ферментативной активности требуется кластер 4Fe-4S, в котором они катализируют превращение цитрата в изоцитрат . ^[2] Эта структура была основана на дифракции рентгеновских лучей на кристаллах. Разрешение 2,80 Å. Этот белок был получен от вида Oryctolagus cuniculus., более известный как кролик. Этот белок имеет несколько связанных с ним конформационных изменений, объясняющих альтернативные функции регулятора мРНК или фермента. Эта информация была получена с веб-сайта банка данных белков RCSB.

IRP2 менее распространен, чем IRP1 в большинстве клеток. ^[3] Самая сильная экспрессия - 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, который активирует убиквитинирование, а затем деградацию IRP2. IRP2 не обладает аконитазной активностью. ^[6]^[7]

Железный транспорт [ править ]

Все клетки используют железо и должны получать его из циркулирующей крови . Поскольку железо прочно связано с трансферрином, клетки по всему телу имеют на своей поверхности рецепторы для комплексов трансферрин-железо. Эти рецепторы поглощают и усваивают как белок, так и присоединенное к нему железо. Оказавшись внутри, клетка передает железо ферритину , внутренней молекуле-хранилищу железа.

Клетки обладают развитыми механизмами ощущения собственной потребности в железе. В клетках человека наиболее хорошо изученный механизм чувствительности к железу является результатом посттранскрипционной регуляции мРНК (химических инструкций по производству белков, полученных из генов ДНК ). Последовательности мРНК, называемые железо-чувствительными элементами (IRE), содержатся в последовательностях мРНК , 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 ферритина и мРНК 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 представляет собой аконитаз ; схематический рисунок изменения формы см. Здесь ).

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 поскольку 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 получает больше железа, чем она может связать с молекулами ферритина или гема , 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.

См. Также [ править ]

IRE
Аконитаза

Ссылки [ править ]

^ Грей, NK; Hentze, MW (август 1994 г.). «Регуляторный белок железа предотвращает связывание комплекса предварительной инициации трансляции 43S с ферритином и мРНК eALAS» . EMBO J . 13 (16): 3882–3891. DOI : 10.1002 / j.1460-2075.1994.tb06699.x . PMC 395301 . PMID 8070415 .
^ а б Эйзенштейн RS (2000). «Белки, регулирующие железо, и молекулярный контроль метаболизма железа у млекопитающих». Анну. Rev. Nutr . 20 : 627–62. DOI : 10.1146 / annurev.nutr.20.1.627 . PMID 10940348 .
^ Hentze МВт, Кюн LC (август 1996). «Молекулярный контроль метаболизма железа у позвоночных: регуляторные цепи на основе мРНК, управляемые железом, оксидом азота и окислительным стрессом» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 93 (16): 8175–82. DOI : 10.1073 / pnas.93.16.8175 . PMC 38642 . PMID 8710843 .
↑ 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 .
Перейти ↑ Iwai K, Klausner RD, Rouault TA (ноябрь 1995 г.). «Требования к регулируемой железом деградации РНК-связывающего белка, белка, регулирующего железо 2» . EMBO J . 14 (21): 5350–7. DOI : 10.1002 / j.1460-2075.1995.tb00219.x . PMC 394644 . PMID 7489724 .
Перейти ↑ Guo B, Yu Y, Leibold EA (сентябрь 1994 г.). «Железо регулирует цитоплазматические уровни нового связывающего железо белка без аконитазной активности» . J. Biol. Chem . 269 (39): 24252–60. PMID 7523370 .
^ Samaniego F, Chin J, K Иваи, Руо Т.А., Клауснер RD (декабрь 1994). «Молекулярная характеристика второго белка, связывающего железо-чувствительный элемент, регуляторного белка железа 2. Структура, функция и посттрансляционная регуляция» . J. Biol. Chem . 269 (49): 30904–10. PMID 7983023 .

Внешние ссылки [ править ]

«RCSB Protein Data Bank - Краткое изложение структуры 2IPY - кристаллической структуры регуляторного белка железа 1 в комплексе с ферритином H IRE-РНК» .
Чувствительный к железу + элемент + связывание + белки в национальных медицинских предметных рубриках Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)

[pmid8070415-1] Грей, NK; Hentze, MW (август 1994 г.). «Регуляторный белок железа предотвращает связывание комплекса предварительной инициации трансляции 43S с ферритином и мРНК eALAS» . EMBO J . 13 (16): 3882–3891. DOI : 10.1002 / j.1460-2075.1994.tb06699.x . PMC 395301 . PMID 8070415 .

[pmid10940348-2] а б Эйзенштейн RS (2000). «Белки, регулирующие железо, и молекулярный контроль метаболизма железа у млекопитающих». Анну. Rev. Nutr . 20 : 627–62. DOI : 10.1146 / annurev.nutr.20.1.627 . PMID 10940348 .

[pmid8710843-3] Hentze МВт, Кюн LC (август 1996). «Молекулярный контроль метаболизма железа у позвоночных: регуляторные цепи на основе мРНК, управляемые железом, оксидом азота и окислительным стрессом» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 93 (16): 8175–82. DOI : 10.1073 / pnas.93.16.8175 . PMC 38642 . PMID 8710843 .

[pmid8262972-4] 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 .

[pmid7489724-5] Перейти ↑ Iwai K, Klausner RD, Rouault TA (ноябрь 1995 г.). «Требования к регулируемой железом деградации РНК-связывающего белка, белка, регулирующего железо 2» . EMBO J . 14 (21): 5350–7. DOI : 10.1002 / j.1460-2075.1995.tb00219.x . PMC 394644 . PMID 7489724 .

[pmid7523370-6] Перейти ↑ Guo B, Yu Y, Leibold EA (сентябрь 1994 г.). «Железо регулирует цитоплазматические уровни нового связывающего железо белка без аконитазной активности» . J. Biol. Chem . 269 (39): 24252–60. PMID 7523370 .

[pmid7983023-7] Samaniego F, Chin J, K Иваи, Руо Т.А., Клауснер RD (декабрь 1994). «Молекулярная характеристика второго белка, связывающего железо-чувствительный элемент, регуляторного белка железа 2. Структура, функция и посттрансляционная регуляция» . J. Biol. Chem . 269 (49): 30904–10. PMID 7983023 .

[1]

vтеУглеродно-кислородные лиазы ( EC 4.2) (преимущественно дегидратазы )
4.2.1 : Гидролиасы	Карбоангидраза Фумараза Аконитаза Энолаза Альфа Энолаза 2 Эноил-CoA гидратаза / 3-гидроксиацил ACP дегидраза Метилглутаконил-КоА гидратаза Триптофансинтаза Цистатионин бета-синтаза Порфобилиногенсинтаза 3-изопропилмалатдегидратаза Уроканаза Синтаза уропорфириноген III Нитрилгидратаза
4.2.2 : Воздействие на полисахариды	Гиалуронатлиаза
4.2.3 : Воздействие на фосфаты	Треонинсинтаза
4.2.99 : Другое	Карбоксиметилоксисукцинатлиаза Гидропероксид лиаза

vтеФерменты
Мероприятия	Активный сайт Связывающий сайт Каталитическая триада Оксианионная дыра Ферментная неразборчивость Каталитически совершенный фермент Коэнзим Кофактор Ферментный катализ
Регулирование	Аллостерическая регуляция Сотрудничество Ингибитор ферментов Активатор ферментов
Классификация	Номер ЕС Ферментное суперсемейство Семейство ферментов Список ферментов
Кинетика	Кинетика ферментов Диаграмма Иди – Хофсти Заговор Ханеса – Вульфа Заговор Лайнуивера – Берка Кинетика Михаэлиса – Ментен
Типы	EC1 Оксидоредуктазы ( список ) EC2 Трансферазы ( список ) EC3 Гидролазы ( список ) EC4 Lyases ( список ) EC5 Изомеразы ( список ) Лигазы EC6 ( список ) EC7 Translocases ( список )