Eisen-responsives elementbindendes Protein - Iron-responsive element-binding protein

Eisenregulierendes Protein
FeRegulatoryProtein.pdb.jpg
Bezeichner
Symbol ACO1
Alt. Symbole IREB1
NCBI-Gen 48
HGNC 117
OMIM 100880
RefSeq NM_002197
UniProt P21399
Andere Daten
EG-Nummer 4.2.1.3
Ort Chr. 9 p21.1
Eisen-responsives elementbindendes Protein 2
Bezeichner
Symbol IREB2
NCBI-Gen 3658
HGNC 6115
OMIM 147582
RefSeq NM_004136
UniProt P48200
Andere Daten
Ort Chr. 15 q25.1

Die Eisen-responsiven Element-bindenden Proteine , auch bekannt als IRE-BP , IRBP , IRP und IFR , binden bei der Regulation des menschlichen Eisenstoffwechsels an Eisen-responsive Elemente (IREs) .

Funktion

ACO1 oder IRP1 ist ein bifunktionelles Protein, das als Eisen-responsives Element (IRE)-bindendes Protein fungiert, das an der Kontrolle des Eisenstoffwechsels beteiligt ist, indem es mRNA bindet, um die Translation oder den Abbau zu unterdrücken. Es fungiert auch als zytoplasmatische Isoform der Aconitase . Aconitasen sind Eisen-Schwefel-Proteine, die für ihre enzymatische Aktivität einen 4Fe-4S-Cluster benötigen, in dem sie die Umwandlung von Citrat in Isocitrat katalysieren . Diese Struktur basierte auf Röntgenkristallbeugung. Die Auflösung betrug 2,80 Å. Dieses Protein wurde aus der Spezies Oryctolagus cuniculus , besser bekannt als Kaninchen, gewonnen. Mit diesem Protein sind einige Konformationsänderungen verbunden, um die alternativen Funktionen entweder als mRNA-Regulator oder als Enzym zu erklären. Diese Informationen wurden von der RCSB-Proteindatenbank-Website erhalten.

IRP2 ist in den meisten Zellen weniger häufig als IRP1. Die stärkste Expression findet sich im Darm und im Gehirn. Im Vergleich zu IRP1 hat IRP2 eine 73-Aminosäure-Insertion, und diese Insertion vermittelt den IRP2-Abbau in eisenreichen Zellen. IRP2 wird von der F-Box FBXL5 reguliert, die die Ubiquitinierung und dann den Abbau von IRP2 aktiviert. IRP2 hat keine Aconitase-Aktivität.

Eisentransport

Alle Zellen verbrauchen etwas Eisen und müssen es aus dem zirkulierenden Blut aufnehmen . Da Eisen fest an Transferrin gebunden ist, haben Zellen im ganzen Körper Rezeptoren für Transferrin-Eisen-Komplexe auf ihren Oberflächen. Diese Rezeptoren verschlingen und internalisieren sowohl das Protein als auch das daran gebundene Eisen. Im Inneren überträgt die Zelle das Eisen auf Ferritin , das interne Eisenspeichermolekül.

Zellen verfügen über fortschrittliche Mechanismen, um ihren eigenen Eisenbedarf zu erkennen. In menschlichen Zellen ist der am besten charakterisierte Eisensensormechanismus das Ergebnis der posttranskriptionellen Regulation der mRNA (der chemischen Anweisungen, die von DNA- Genen abgeleitet werden , um Proteine ​​herzustellen). In den mRNA- Sequenzen, die für Transferrin-Rezeptoren und für Ferritin kodieren, sind mRNA- Sequenzen enthalten, die als Eisen-responsive Elemente (IREs) bezeichnet werden . An diese mRNA-Sequenzen bindet das auf Eisen reagierende Element-bindende Protein (IRE-BP). Das IRE-BP allein bindet an die IREs der Ferritin- und Transferrinrezeptor-mRNA. Wenn jedoch Eisen an das IRE-BP bindet, ändert das IRE-BP seine Form mit dem Ergebnis, dass die IRE-BPs die Ferritin-mRNA nicht mehr binden können. Dadurch wird die mRNA freigesetzt, um die Zelle anzuleiten, mehr Ferritin herzustellen. Mit anderen Worten, wenn ein hoher Eisengehalt in der Zelle vorhanden ist, bewirkt das Eisen selbst, dass die Zelle mehr Eisenspeichermoleküle produziert. (Das IRE-BP ist eine Aconitase ; für eine schematische Darstellung der Formänderung siehe hier ).

Die Produktion des Transferrinrezeptors hängt von einem ähnlichen Mechanismus ab. Aber dieser hat den gegenteiligen Auslöser und den gegenteiligen ultimativen Effekt. IRE-BPs ohne Eisen binden an die IREs auf der Transferrinrezeptor-mRNA. Diese IREs haben jedoch eine andere Wirkung: Wenn das IRE-BP an diese Stellen bindet, ermöglicht die Bindung nicht nur die Translation, sondern stabilisiert auch das mRNA-Molekül, damit es länger intakt bleiben kann.

Unter eisenarmen Bedingungen ermöglichen IRE-BPs der Zelle, weiterhin Transferrinrezeptoren zu produzieren. Und mehr Transferrin-Rezeptoren erleichtern es der Zelle, mehr Eisen aus den außerhalb der Zelle zirkulierenden Transferrin-Eisen-Komplexen aufzunehmen. Da Eisen jedoch an immer mehr IRE-BPs bindet, ändern sie ihre Form und lösen die Transferrinrezeptor-mRNA. Die Transferrinrezeptor-mRNA wird ohne das daran gebundene IRE-BP schnell abgebaut. Die Zelle stellt die Produktion von Transferrinrezeptoren ein.

Wenn die Zelle mehr Eisen aufgenommen hat, als sie mit Ferritin- oder Häm- Molekülen binden kann , wird immer mehr Eisen an die IRE-BPs binden. Dadurch wird die Transferrinrezeptorproduktion gestoppt. Und die Eisen-IRE-BP-Bindung wird auch die Ferritinproduktion starten.

Wenn die Zelle wenig Eisen enthält, bindet immer weniger Eisen an IRE-BPs. Die IRE-BPs ohne Eisen binden an die Transferrinrezeptor-mRNA.

Siehe auch

Verweise

Externe Links