鉄応答性エレメント結合タンパク質
鉄調節タンパク質
識別子
シンボルACO1
代替記号IREB1
NCBI遺伝子48
HGNC117
オミム100880
参照シーケンスNM_002197
ユニプロットP21399
その他のデータ
EC番号4.2.1.3
軌跡第9章21.1ページ
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構造スイスモデル
ドメインインタープロ
鉄応答性エレメント結合タンパク質2
識別子
シンボルIREB2
NCBI遺伝子3658
HGNC6115
オミム147582
参照シーケンスNM_004136
ユニプロットP48200
その他のデータ
軌跡第15章25.1節
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構造スイスモデル
ドメインインタープロ

鉄応答性要素結合タンパク質はIRE-BP、IRBP、IRP、IFRとしても知られ 、[ 1 ]ヒトの鉄代謝の調節において鉄応答性要素（IRE）に結合します。[ 2 ]

関数

ACO1、またはIRP1は、鉄応答性エレメント (IRE) 結合タンパク質として機能する二機能性タンパク質で、鉄代謝の制御に関与し、 mRNA に結合して翻訳や分解を抑制する。また、アコニターゼの細胞質アイソフォームとしても機能する。アコニターゼは、酵素活性に 4Fe-4S クラスターを必要とする鉄硫黄タンパク質であり、クエン酸からイソクエン酸への変換を触媒する。[ 2 ]この構造は、X 線結晶回折に基づいている。解像度は 2.80 Å であった。このタンパク質は、ウサギとしてよく知られている種Oryctolagus cuniculusから採取された。このタンパク質には、mRNA 調節因子または酵素としての代替機能を説明するために、いくつかの構造変化が関連している。この情報は、RCSB タンパク質データバンクの Web サイトから取得した。

IRP2はほとんどの細胞においてIRP1よりも量が少ない。[ 3 ]最も強い発現は腸と脳で見られる。[ 4 ] IRP1と比較して、IRP2には73アミノ酸の挿入があり、この挿入が鉄分豊富な細胞におけるIRP2の分解を媒介する。[ 5 ] IRP2はF-Box FBXL5によって制御され、ユビキチン化とIRP2の分解を活性化する。IRP2にはアコニターゼ活性はない。[ 6 ] [ 7 ]

鉄輸送

すべての細胞はある程度の鉄を必要とし、循環血液から鉄を摂取する必要があります。鉄はトランスフェリンと強く結合しているため、全身の細胞は表面にトランスフェリン-鉄複合体の受容体を持っています。これらの受容体は、タンパク質とそれに結合した鉄の両方を取り込み、細胞内に取り込みます。細胞内に取り込まれた鉄は、細胞内鉄貯蔵分子であるフェリチンに輸送されます。

細胞は、自身の鉄需要を感知する高度なメカニズムを備えています。ヒト細胞において、最もよく特徴付けられている鉄感知メカニズムは、mRNA （タンパク質合成のためのDNA遺伝子由来の化学的指示）の転写後制御によるものです。鉄応答性エレメント（IRE）と呼ばれるmRNA配列は、トランスフェリン受容体とフェリチンをコードするmRNA配列内に含まれています。鉄応答性エレメント結合タンパク質（IRE-BP）は、これらのmRNA配列に結合します。IRE-BPは単独では、フェリチンとトランスフェリン受容体mRNAのIREに結合します。しかし、鉄がIRE-BPに結合すると、IRE-BPの形状が変化し、IRE-BPはフェリチンmRNAに結合できなくなります。これによりmRNAが解放され、細胞はより多くのフェリチンを生成するように指示されます。言い換えれば、細胞内の鉄濃度が高い場合、鉄自体が細胞により多くの鉄貯蔵分子を生成させます。 (IRE-BP はアコニターゼです。形状変化の模式図については、ここを参照してください)。

トランスフェリン受容体の生成も同様のメカニズムに依存しています。しかし、こちらは引き金も最終的な効果も逆です。鉄を含まないIRE-BPは、トランスフェリン受容体mRNA上のIREに結合します。しかし、これらのIREは異なる効果をもたらします。IRE-BPがこれらの部位に結合すると、翻訳が可能になるだけでなく、mRNA分子が安定化され、より長く無傷のままでいられるようになります。

鉄が不足している状態では、IRE-BPは細胞がトランスフェリン受容体を産生し続けることを可能にします。そして、トランスフェリン受容体の数が増えると、細胞は細胞外を循環するトランスフェリン-鉄複合体からより多くの鉄を取り込みやすくなります。しかし、鉄が結合するIRE-BPが増えるにつれて、IRE-BPは形状を変え、トランスフェリン受容体mRNAとの結合を解除します。IRE-BPが結合していないトランスフェリン受容体mRNAは急速に分解され、細胞はトランスフェリン受容体の産生を停止します。

細胞がフェリチンやヘム分子と結合できる量を超える鉄を獲得すると、さらに多くの鉄がIRE-BPに結合します。これにより、トランスフェリン受容体の産生が停止します。また、鉄とIRE-BPの結合により、フェリチンの産生も開始されます。

細胞内の鉄が不足すると、IRE-BPに結合する鉄はますます少なくなります。鉄のないIRE-BPはトランスフェリン受容体mRNAに結合します。

参照

参考文献

  1. ^ Gray, NK; Hentze, MW (1994年8月). 「鉄調節タンパク質は43S翻訳開始前複合体のフェリチンおよびeALAS mRNAへの結合を阻害する」 . EMBO J. 13 ( 16): 3882– 3891. doi : 10.1002/j.1460-2075.1994.tb06699.x . PMC  395301. PMID  8070415 .
  2. ^ a b Eisenstein RS (2000). 「鉄調節タンパク質と哺乳類の鉄代謝の分子制御」. Annu. Rev. Nutr . 20 : 627–62 . doi : 10.1146/annurev.nutr.20.1.627 . PMID 10940348 . 
  3. ^ Hentze MW, Kühn LC (1996年8月). 「脊椎動物の鉄代謝の分子制御：鉄、一酸化窒素、酸化ストレスによって作動するmRNAベースの調節回路」. Proc . Natl. Acad. Sci. USA . 93 (16): 8175–82 . Bibcode : 1996PNAS...93.8175H . doi : 10.1073/pnas.93.16.8175 . PMC 38642. PMID 8710843 .  
  4. ^ Henderson BR, Seiser C, Kühn LC (1993年12月). 「齧歯類における鉄応答性エレメント特異性を持つ第2のRNA結合タンパク質の特性解析」 . J. Biol. Chem . 268 (36): 27327–34 . doi : 10.1016/S0021-9258(19)74253-7 . PMID 8262972 . 
  5. ^ Iwai K, Klausner RD, Rouault TA (1995年11月). 「RNA結合タンパク質、鉄調節タンパク質2の鉄制御分解に必要な条件」 . EMBO J. 14 ( 21): 5350–7 . doi : 10.1002/j.1460-2075.1995.tb00219.x . PMC 394644. PMID 7489724 .  
  6. ^ Guo B, Yu Y, Leibold EA (1994年9月). 「鉄はアコニターゼ活性を持たない新規鉄応答性エレメント結合タンパク質の細胞質レベルを制御する」 . J. Biol. Chem . 269 (39): 24252–60 . doi : 10.1016/S0021-9258(19)51075-4 . PMID 7523370 . 
  7. ^ Samaniego F, Chin J, Iwai K, Rouault TA, Klausner RD (1994年12月). 「第二の鉄応答エレメント結合タンパク質、鉄調節タンパク質2の分子的特性：構造、機能、および翻訳後制御」 . J. Biol. Chem . 269 (49): 30904–10 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)47367-X . PMID 7983023 . 
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