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Proteína de unión al elemento sensible al hierro

Las proteínas de unión al elemento sensible al hierro , también conocidas como IRE-BP , IRBP , IRP e IFR , [ 1 ] se unen a los elementos sensibles al hierro (IRE) en la regulaci...

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Las proteínas de unión al elemento sensible al hierro , también conocidas como IRE-BP , IRBP , IRP e IFR , [ 1 ] se unen a los elementos sensibles al hierro (IRE) en la regulación del metabolismo del hierro humano . [ 2 ]

Función

ACO1 , o IRP1 , es una proteína bifuncional que actúa como una proteína de unión al elemento sensible al hierro (IRE) involucrada en el control del metabolismo del hierro al unirse al ARNm para reprimir la traducción o la degradación. También actúa como la isoforma citoplasmática de la aconitasa . Las aconitasas son proteínas hierro-azufre que requieren un clúster 4Fe-4S para su actividad enzimática, en la que catalizan la conversión de citrato a isocitrato . [ 2 ] Esta estructura se basó en la difracción de rayos X de cristales. La resolución fue de 2,80 Å. Esta proteína se obtuvo de la especie Oryctolagus cuniculus , más conocida como conejo. Esta proteína tiene un par de cambios conformacionales asociados que explican las funciones alternativas como regulador de ARNm o como enzima. Esta información se obtuvo del sitio web del banco de datos de proteínas RCSB.

IRP2 es menos abundante que IRP1 en la mayoría de las células. [ 3 ] Su mayor expresión se encuentra en el intestino y el cerebro. [ 4 ] En comparación con IRP1, IRP2 presenta una inserción de 73 aminoácidos, la cual media la degradación de IRP2 en células con suficiente hierro. [ 5 ] IRP2 está regulada por la F-Box FBXL5 , que activa la ubiquitinación y posteriormente la degradación de IRP2. IRP2 carece de actividad aconitasa. [ 6 ] [ 7 ]

Transporte de hierro

Todas las células utilizan hierro y deben obtenerlo de la sangre circulante . Dado que el hierro se une fuertemente a la transferrina, las células de todo el cuerpo poseen receptores para los complejos de transferrina-hierro en su superficie. Estos receptores engullen e internalizan tanto la proteína como el hierro unido a ella. Una vez dentro, la célula transfiere el hierro a la ferritina , la molécula de almacenamiento interno de hierro.

Las células poseen mecanismos avanzados para detectar su propia necesidad de hierro. En las células humanas, el mecanismo de detección de hierro mejor caracterizado es el resultado de la regulación postranscripcional del ARNm (las instrucciones químicas derivadas de los genes del ADN para la síntesis de proteínas). Las secuencias de ARNm que codifican los receptores de transferrina y la ferritina contienen secuencias denominadas elementos sensibles al hierro (IRE) . La proteína de unión al elemento sensible al hierro (IRE-BP) se une a estas secuencias de ARNm. Por sí sola, la IRE-BP se une a los IRE del ARNm de la ferritina y del receptor de transferrina. Sin embargo, cuando el hierro se une a la IRE-BP, esta cambia de forma, impidiendo que se una al ARNm de la ferritina. Esto libera el ARNm para que la célula produzca más ferritina. En otras palabras, cuando hay altos niveles de hierro en la célula, el propio hierro induce a la célula a producir más moléculas de almacenamiento de hierro. (El IRE-BP es una aconitasa ; para un dibujo esquemático del cambio de forma, véase aquí)).

La producción del receptor de transferrina depende de un mecanismo similar. Sin embargo, este tiene el desencadenante opuesto y el efecto final opuesto. Las proteínas IRE-BP sin hierro se unen a los IRE del ARNm del receptor de transferrina. Pero estos IRE tienen un efecto diferente: cuando la proteína IRE-BP se une a estos sitios, la unión no solo permite la traducción, sino que también estabiliza la molécula de ARNm para que permanezca intacta durante más tiempo.

En condiciones de bajo contenido de hierro, las proteínas IRE-BP permiten que la célula continúe produciendo receptores de transferrina. Un mayor número de receptores de transferrina facilita la captación de hierro procedente de los complejos transferrina-hierro que circulan fuera de la célula. Sin embargo, a medida que el hierro se une a más y más proteínas IRE-BP, estas cambian de forma y se disocian del ARNm del receptor de transferrina. El ARNm del receptor de transferrina se degrada rápidamente al quedar sin la proteína IRE-BP unida a él. La célula deja de producir receptores de transferrina.

Cuando la célula ha obtenido más hierro del que puede unirse a la ferritina o a las moléculas de hemo , cada vez más hierro se unirá a las proteínas IRE-BP. Esto detendrá la producción del receptor de transferrina. Además, la unión del hierro a las proteínas IRE-BP iniciará la producción de ferritina.

Cuando la célula tiene bajos niveles de hierro, cada vez menos hierro se unirá a las proteínas IRE-BP. Las proteínas IRE-BP sin hierro se unirán al ARNm del receptor de transferrina.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Gray, NK; Hentze, MW (agosto de 1994). "La proteína reguladora del hierro impide la unión del complejo de preiniciación de la traducción 43S a los ARNm de ferritina y eALAS" . EMBO J. 13 ( 16): 3882–3891 . doi : 10.1002/j.1460-2075.1994.tb06699.x . PMC 395301. PMID 8070415 .  
  2. 1 2 Eisenstein RS (2000). "Proteínas reguladoras del hierro y el control molecular del metabolismo del hierro en mamíferos". Annu. Rev. Nutr . 20 : 627– 62. doi : 10.1146/annurev.nutr.20.1.627 . PMID 10940348 . 
  3. ↑ Hentze MW, Kühn LC (agosto de 1996). "Control molecular del metabolismo del hierro en vertebrados: circuitos reguladores basados ​​en ARNm operados por hierro, óxido nítrico y estrés oxidativo" . 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 (diciembre de 1993). "Caracterización de una segunda proteína de unión a ARN en roedores con especificidad para elementos sensibles al hierro" . J. Biol. Chem . 268 (36): 27327–34 . doi : 10.1016/S0021-9258(19)74253-7 . PMID 8262972 . 
  5. ↑ Iwai K, Klausner RD, Rouault TA (noviembre de 1995). "Requisitos para la degradación regulada por hierro de la proteína de unión al ARN, proteína reguladora de hierro 2" . 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 (septiembre de 1994). "El hierro regula los niveles citoplasmáticos de una nueva proteína de unión al elemento sensible al hierro sin actividad aconitasa" . 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 (diciembre de 1994). "Caracterización molecular de una segunda proteína de unión al elemento sensible al hierro, proteína reguladora del hierro 2. Estructura, función y regulación postraduccional" . J. Biol. Chem . 269 (49): 30904–10 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)47367-X . PMID 7983023 . 
  • "RCSB Protein Data Bank - Resumen de la estructura de 2IPY - Estructura cristalina de la proteína reguladora del hierro 1 en complejo con el ARN IRE de la ferritina H" . 12 de octubre de 2006.
  • Proteínas de unión a elementos sensibles al hierro en los encabezamientos de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.