Секрет долголетия ночницы.

Биологи уже давно считают, что продолжительность жизни животного определяется очень просто: чем оно больше, тем дольше живет.

Клеточный гомеостаз железа

Материалы по биологии и химии / Исследование системы гомеостаза железа и развития окислительного стресса методами математического моделирования / Клеточный гомеостаз железа

Страница 1

Клеточный гомеостаз железа опосредуется процессами транспорта железа в клетку, его запасания, внутриклеточного перераспределения и экспорта из клетки в интерстиций и циркуляторное русло. На Рис. 1

представлена схема поддержания клеточного гомеостаза железа.

Рисунок 1

. Схема поддержания клеточного гомеостаза железа. Комплекс трансферрина с Fe3+ связывается с TfR1 и TfR2 на поверхности клеточной мембраны. Эти комплексы подвергаются эндоцитозу. Кислая среда эндосом приводит к диссоциации Fe3+ от трансферрина. Fe3+ восстанавливается редуктазой Steap3 перед тем как транспортироваться из эндосом посредством DMT1(divalent metal transporter 1). Рецепторы и их комплексы с трансферрином возвращаются на клеточную мембрану, где могут вступать в новый цикл эндоцитоза. DMT1 также находится на апикальной мембране энтероцитов, где транспортирует в клетку Fe2+, восстановленный редуктазой DCYTB. Железо, поступившее в клетку входит во внутриклеточный лабильный пул железа. Белки IRP реагируют на изменение количества железа в этом пуле и регулируют трансляцию мРНК, содержащих IRE в 5’-UTR (H- и L-ферритин, eALAS, m-aconitase, ferroportin), и стабильность мРНК, содержащих IRE в 3’-UTR (TfR1 и DMT1) (взято из [16]).

Потребление железа клетками

Клетки млекопитающих способны получать железо из плазмы крови, где, в нормальном состоянии, большая часть железа находится в комплексе с трансферрином. Большинство клеток способно получать железо из этого комплекса посредством рецептор-индуцируемого эндоцитоза (рецепторы TfR1 и TfR2). Однако, для некоторых типов клеток, таких как гепатоциты, клетки меланомы, характерен дополнительный, трансферрин-независимый путь потребления железа. Гепатоциты способны получать железо из комплекса с ферритином, гем-гемопексином, гемоглобин-гаптоглобином также посредством рецептор-индуцируемого эндоцитоза [4, 5]. Альтернативная система потребления железа, имеющая место в эпителиальных клетках, представлена белком липокалином и его рецептором [6].

Транспорт железа в клетку посредством трансферринового рецептора 1 (TfR1) изучен лучше, чем процессы, связанные с TfR2. Трансферрин - гликопротеид, содержащийся в большом количестве в плазме крови и с высокой аффиностью связывающий две молекулы Fe3+. При внеклеточном pH~7.4 холотрансферрин (трансферрин, связанный с двумя молекулами железа) способен быстро связываться с TfR1. Более высокое сродство холотрансферрина к TfR1 приводит к вытеснению апотрансферрина (не связанного с железом трансферрина) из комплекса с рецептором [7]. TfR1 рецептор-индуцируемый эндоцитоз происходит в окаймленных ямках - специальных структурных образованиях на плазматической мембране. Следует заметить, что TfR1 конститутивно концентрируется в окаймленных ямках и подвергается эндоцитозу даже в отсутствие лиганда [8]. Вследствие инвагинации окаймленной ямки внутрь клетки формируется окаймленный пузырек, который быстро теряет клатриновую оболочку и превращается в эндоцитозный пузырек. Он, в свою очередь, сливается с ранними эндосомами, где поддерживается низкий pH за счет работы протонных насосов [9]. Кислая среда вызывает конформационные изменения как в молекуле TfR1, так и в трансферрине, что приводит к диссоциации трехвалентного железа от комплекса. При этом трансферрин остается связанным c рецептором. Далее редуктаза Steap3 восстанавливает Fe3+ до Fe2+ [10], которое транспортируется из эндосомы в цитоплазму с помощью белка DMT-1. TfR1 в комплексе с апотрансферрином возвращается на плазматическую мембрану, где может вступать в новый цикл эндоцитоза.