البروتين الرابط لعنصر الاستجابة للحديد

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

ترتبط البروتينات الرابطة للعناصر المستجيبة للحديد ، والمعروفة أيضًا باسم IRE-BP و IRBP و IRP و IFR ، [ 1 ] بالعناصر المستجيبة للحديد (IREs) في تنظيم استقلاب الحديد البشري . [ 2 ]

وظيفة

يُعدّ ACO1 ، أو IRP1 ، بروتينًا ثنائي الوظيفة، فهو يعمل كبروتين رابط لعنصر الاستجابة للحديد (IRE)، ويشارك في تنظيم استقلاب الحديد عن طريق الارتباط بالحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) لكبح الترجمة أو التحلل. كما يعمل أيضًا كنظير سيتوبلازمي لإنزيم الأكونيتاز . الأكونيتازات هي بروتينات حديدية كبريتية تتطلب عنقودًا من 4Fe-4S لنشاطها الإنزيمي، حيث تحفز تحويل السترات إلى إيزوسترات . [ 2 ] استند هذا التركيب إلى حيود الأشعة السينية البلورية، وكانت دقته 2.80 أنغستروم. تم استخلاص هذا البروتين من نوع Oryctolagus cuniculus ، المعروف باسم الأرنب. يتميز هذا البروتين بتغيرات بنيوية متعددة تُفسر وظائفه البديلة كمنظم للحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) أو كإنزيم. تم الحصول على هذه المعلومات من موقع بنك بيانات البروتين RCSB.

يُعدّ IRP2 أقل وفرةً من IRP1 في معظم الخلايا. [ 3 ] ويُلاحظ أعلى مستوى تعبير له في الأمعاء والدماغ. [ 4 ] ويحتوي IRP2، مقارنةً بـ IRP1، على إضافة 73 حمضًا أمينيًا، وتُحفّز هذه الإضافة تحلّل IRP2 في الخلايا الغنية بالحديد. [ 5 ] ويتم تنظيم IRP2 بواسطة F-Box FBXL5 الذي يُنشّط عملية إضافة اليوبيكويتين، ومن ثمّ تحلّل IRP2. ولا يمتلك IRP2 أي نشاط إنزيمي للأكونيتاز. [ 6 ] [ 7 ]

نقل الحديد

تستخدم جميع الخلايا الحديد، ويجب أن تحصل عليه من الدم المتدفق . ولأن الحديد يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالترانسفيرين، فإن خلايا الجسم المختلفة تحتوي على مستقبلات لمركبات الترانسفيرين والحديد على أسطحها. تبتلع هذه المستقبلات البروتين والحديد المرتبط به، ثم تنقل الحديد إلى داخل الخلية. وبمجرد دخوله، تنقل الخلية الحديد إلى الفيريتين ، وهو جزيء تخزين الحديد الداخلي.

تمتلك الخلايا آليات متطورة لاستشعار حاجتها للحديد. في الخلايا البشرية، تُعدّ آلية استشعار الحديد الأكثر وضوحًا هي تلك الناتجة عن تنظيم ما بعد النسخ للرنا المرسال (mRNA) (التعليمات الكيميائية المُستمدة من جينات الحمض النووي DNA لإنتاج البروتينات). تحتوي تسلسلات الرنا المرسال التي تُشفّر مستقبلات الترانسفيرين والفيريتين على تسلسلات تُسمى العناصر المستجيبة للحديد (IREs) . يرتبط البروتين الرابط للعناصر المستجيبة للحديد (IRE-BP) بهذه التسلسلات. يرتبط IRE-BP بمفرده بعناصر IRE في الرنا المرسال الخاص بالفيريتين ومستقبل الترانسفيرين. ولكن، عندما يرتبط الحديد بـ IRE-BP، يتغير شكله، مما يمنعه من الارتباط بالرنا المرسال الخاص بالفيريتين. هذا يُحرر الرنا المرسال ليُوجّه الخلية لإنتاج المزيد من الفيريتين. بعبارة أخرى، عندما يرتفع مستوى الحديد في الخلية، يُحفّز الحديد الخلية على إنتاج المزيد من جزيئات تخزين الحديد. (إن IRE-BP هو إنزيم الأكونيتاز ؛ للاطلاع على رسم تخطيطي لتغير الشكل، انظر هنا)).

يعتمد إنتاج مستقبلات الترانسفيرين على آلية مشابهة، لكن هذه الآلية لها محفز معاكس، ونتيجة نهائية معاكسة. ترتبط بروتينات ربط عنصر الاستجابة للحديد (IRE-BPs) الخالية من الحديد بعناصر الاستجابة للحديد (IREs) على الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) لمستقبلات الترانسفيرين. لكن لهذه العناصر تأثير مختلف: فعندما يرتبط بروتين ربط عنصر الاستجابة للحديد بهذه المواقع، لا يسمح الارتباط بالترجمة فحسب، بل يُثبّت جزيء الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) أيضًا، مما يسمح له بالبقاء سليمًا لفترة أطول.

في ظروف نقص الحديد، تسمح بروتينات ربط عنصر الاستجابة للحديد (IRE-BPs) للخلية بمواصلة إنتاج مستقبلات الترانسفيرين. كما أن زيادة عدد مستقبلات الترانسفيرين تُسهّل على الخلية امتصاص المزيد من الحديد من مركبات الترانسفيرين-الحديد المنتشرة خارج الخلية. ولكن، مع ازدياد ارتباط الحديد ببروتينات IRE-BPs، يتغير شكلها وتنفصل عن الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) لمستقبل الترانسفيرين. ويتحلل الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) لمستقبل الترانسفيرين بسرعة دون ارتباط بروتينات IRE-BPs به، فتتوقف الخلية عن إنتاج مستقبلات الترانسفيرين.

عندما تحصل الخلية على كمية من الحديد تفوق قدرتها على الارتباط بجزيئات الفيريتين أو الهيم ، سيزداد ارتباط الحديد ببروتينات ربط عنصر الاستجابة للحديد (IRE-BPs). هذا سيوقف إنتاج مستقبلات الترانسفيرين. كما أن ارتباط الحديد ببروتينات ربط عنصر الاستجابة للحديد (IRE-BPs) سيحفز إنتاج الفيريتين.

عندما ينخفض ​​مستوى الحديد في الخلية، يقل ارتباط الحديد ببروتينات ربط عنصر الاستجابة للحديد (IRE-BPs). أما بروتينات ربط عنصر الاستجابة للحديد الخالية من الحديد، فترتبط بجزيء mRNA لمستقبل الترانسفيرين.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ غراي، ن.ك.؛ هينتز، م.و. (أغسطس 1994). "بروتين تنظيم الحديد يمنع ارتباط معقد ما قبل بدء الترجمة 43S بـ mRNA الفيريتين وeALAS" . مجلة EMBO . 13 (16): 3882-3891 . doi : 10.1002/j.1460-2075.1994.tb06699.x . PMC 395301. PMID 8070415 .  
  2. 1 2 أيزنشتاين، آر إس (2000). "البروتينات المنظمة للحديد والتحكم الجزيئي في استقلاب الحديد لدى الثدييات". المجلة السنوية للتغذية ، 20 : 627-662 . doi : 10.1146/annurev.nutr.20.1.627 . PMID 10940348 . 
  3. ↑ هينتز إم دبليو، وكوهن إل سي (أغسطس 1996). "التحكم الجزيئي في استقلاب الحديد لدى الفقاريات: دوائر تنظيمية قائمة على الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) تعمل بواسطة الحديد وأكسيد النيتريك والإجهاد التأكسدي" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 93 (16): 8175-8182 . رمز Bibcode : 1996PNAS...93.8175H . doi : 10.1073/pnas.93.16.8175 . PMC 38642. PMID 8710843 .  
  4. ↑ هندرسون، بي آر، وسيزر، سي، وكوهن، إل سي (ديسمبر 1993). "توصيف بروتين ثانٍ رابط للحمض النووي الريبي في القوارض، يتميز بخصوصية العناصر المستجيبة للحديد" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 268 (36): 27327-34 . doi : 10.1016/S0021-9258(19)74253-7 . PMID 8262972 . 
  5. ↑ إيواي ك، كلاوسنر آر دي، روولت تي إيه (نوفمبر 1995). "متطلبات التحلل المنظم بالحديد لبروتين ربط الحمض النووي الريبي، البروتين المنظم للحديد 2" . مجلة EMBO . 14 (21): 5350-5357 . doi : 10.1002/j.1460-2075.1995.tb00219.x . PMC 394644. PMID 7489724 .  
  6. ↑ غو ب، يو ي، ليبولد إي إيه (سبتمبر 1994). "ينظم الحديد المستويات السيتوبلازمية لبروتين جديد رابط لعنصر الاستجابة للحديد دون نشاط الأكونيتاز" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 269 (39): 24252-24260 . doi : 10.1016/S0021-9258(19)51075-4 . PMID 7523370 . 
  7. ↑ سامانييغو ف، تشين ج، إيواي ك، روولت ت.أ، كلاوسنر ر.د (ديسمبر 1994). "التوصيف الجزيئي لبروتين ثانٍ رابط لعنصر الاستجابة للحديد، وهو البروتين المنظم للحديد 2. البنية والوظيفة والتنظيم ما بعد الترجمة" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 269 (49): 30904-10 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)47367-X . PMID 7983023 .