鉄応答要素
鉄応答要素
IREの予測される二次構造と配列の保存性
識別子
シンボル怒り
RfamRF00037
その他のデータ
RNA型シス-reg
ドメイン真核生物
それでSO:0000233
PDB構造PDBe
鉄調節タンパク質1とフェリチンH IRE-RNAの複合体の結晶構造、タンパク質データバンクエントリー2IPY。[ 1 ]

分子生物学において、鉄応答エレメントまたは鉄応答エレメント( IRE ) は、鉄応答タンパク質(IRP、IRE-BP または IRBP とも呼ばれる)が結合する短い保存されたステムループです。IRE は、鉄代謝に関与するさまざまなmRNAのUTR (非翻訳領域)に存在します。たとえば、フェリチン(鉄貯蔵タンパク質) の mRNA には、5' UTRに 1 つの IRE が含まれています。鉄濃度が低い場合、IRP はフェリチン mRNA の IRE に結合し、翻訳速度を低下させます。対照的に、トランスフェリン受容体(鉄獲得に関与)の3' UTR内の複数の IRE に結合すると、mRNA の安定性が向上します。

作用機序

鉄がどのように相互作用して転写の翻訳後制御に影響を与えるかについては、2つの主要な理論が説明している。古典的な理論では、鉄が存在しない状態では、IRPはmRNAであるIREに強く結合すると示唆されている。鉄が存在する場合、IRPはタンパク質と相互作用し、mRNAを放出させる。例えば、ヒトの高鉄条件下では、IRP1は鉄-硫黄複合体[4Fe-4S]と結合し、IRE結合に適さないアコニターゼ構造をとる。対照的に、IRP2は高鉄条件下では分解される。[ 2 ]異なるIREと異なるIRPの間には親和性にばらつきがある。[ 3 ]

第二の理論では、2つのタンパク質、すなわちIRPと真核生物の翻訳開始因子4F（eIF4F）がIRE結合部位を巡って競合する。鉄が存在しない状態では、IRPは翻訳開始因子よりも約10倍も強く結合する。しかし、鉄がIREに相互作用すると、mRNAの形状が変化し、eIF4Fの結合が促進される。[ 4 ]いくつかの研究で、非典型的なIREが特定されている。[ 5 ]また、IRPは特定のIREに他のIREよりも強く結合することが示されている。[ 6 ]

構造の詳細。既知のIREの上部ヘリックスは、下部ヘリックスに比べて構造がより強く保存されている。ヘリックスを構成する塩基は可変である。中央ステムの膨らんだCは非常に特徴的な構造である（ただし、ロブスターのフェリチンIREでは、これはGであることがわかっている）。[ 7 ]既知のIREの頂端ループはすべて、AGAまたはAGUトリプレットのいずれかで構成される。これは、一対のGCで挟まれており、さらに上部ヘリックスに膨らんだU、C、またはAがある。結晶構造とNMRデータは、フェリチンIREの下部ステムに膨らんだUを示している。[ 8 ]これは、予測された二次構造と一致している。他の多くのmRNAのIREでは、この膨らんだUが支持されない。その結果、このIREについて、膨らんだUを持つものと持たないものの2つのRFAMモデル[ 9 ]が作成されている。

IRE遺伝子

IREを含むことが知られている遺伝子には、FTH1、[ 10 ] FTL、[ 11 ] TFRC、[ 12 ] ALAS2、[ 13 ] Sdhb、[ 14 ] ACO2、[ 15 ] Hao1、[ 16 ] SLC11A2（DMT1をコードする）、[ 3 ] NDUFS1、[ 17 ] SLC40A1（フェロポーチンをコードする）[ 18 ] CDC42BPA、[ 19 ] CDC14A、[ 20 ] EPAS1 [ 21 ]などがある。

ヒトでは、12個の遺伝子が標準的なIRE構造で転写されることが示されていますが、非標準的なmRNA構造を持ついくつかの遺伝子がIRPと相互作用し、鉄濃度の影響を受けることが示されています。鉄濃度に応答する遺伝子をさらに特定するためのソフトウェアとアルゴリズムが開発されています。[ 22 ]

分類学的範囲：IREは多様な分類学的範囲に存在し、主に真核生物に見られるが、植物には存在しない。[ 23 ]

IREによって規制されるプロセス

IREによって制御される多くの遺伝子は、鉄代謝において明確かつ直接的な役割を果たしています。その他の遺伝子は、それほど明白な関連性を示しません。ACO2は、クエン酸とイソクエン酸の可逆的な異性化を触媒するイソメラーゼをコードしています。[ 24 ] EPAS1は、低酸素条件下で酸素制御遺伝子を誘導することにより、複雑な酸素感知経路に関与する転写因子をコードしています。 [ 25 ] CDC42BPAは、細胞骨格の再編成に関与するキナーゼをコードしています。[ 26 ] CDC14Aは、細胞周期制御に関与する二重特異性ホスファターゼをコードしており[ 27 ]、間期中心体とも相互作用します。[ 28 ]

参照

参考文献

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