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 2

Потребление клетками железа из комплекса с трансферрином может также осуществляться посредством рецептора второго типа - TfR2. В то время как известно, что TfR1-зависимый транспорт железа является основным путем доставки его в клетку, роль TfR2 до сих пор изучена слабо. Несмотря на большую гомологию этих рецепторов, TfR2 значительно отличается по своим свойствам и функциям от TfR1. В то время как TfR1 экспрессируется почти во всех тканях организма, экспрессия TfR2 тканеспецифична и происходит в основном в печени и в меньшей степени в селезенке, легких, мышцах и предстательной железе. В отличие от TfR1, рецептор второго типа локализуется на поверхности мембраны не в ямках, окаймленных клатрином, а в кавеолах, образуемых белком кавеолином. Что, по-видимому, и приводит к различиям во внутриклеточной локализации этих рецепторов [8]. TfR2 характеризуется меньшим сродством и меньшей специфичностью по отношению к различным формам трансферрина [11]. Также было показано, что этот путь транспорта не насышается трансферрином, по крайней мере, вплоть до концентрации трансферрина в 2 µM [12]. Недавно было обнаружено, что холотрансферрин стабилизирует TfR2, предотвращая его попадание в лизосомы, где он деградирует. Это привело к формированию гипотезы о том, что рецептор второго типа может играть роль сенсора железа в плазме крови [13, 14, 15]. Более подробно этот процесс будет рассмотрен в разделе 2.2. "Системный гомеостаз железа".

Хотя трансферрин-зависимое потребление железа превалирует в нормальном состоянии, при патологиях, сопровождающихся увеличением концентрации железа, не связанного с трансферрином, возможен другой, трансферрин-независимый путь. Как уже упоминалось выше, железо, не связанное с трансферрином, в плазме крови связано с низкой аффиностью с лигандами различной природы [2,3]. Некоторые клетки, к примеру, гепатоциты, способны получать железо из этих комплексов. Вне зависимости от формы железа, не связанного с трансферрином, на первом этапе происходит связывание с поверхностью клетки, где железо диссоциирует из комплекса с лигандом. Далее может происходить восстановление железа посредством неизвестной на данный момент гипотетической редуктазы. Считается, что доставка восстановленного железа в клетку осуществляется посредством транспортера, природа которого на данный момент не известна, но наиболее вероятными кандидатами являются белки DMT1, ZIP14 и кальциевые каналы [5].

Хранение железа в клетках

Основным местом запасания железа в организме являются клетки печени - гепатоциты. Макрофаги печени, селезенки и костного мозга также депонируют некоторую, но гораздо меньшую часть железа, полученного из фагоцитируемых ими эритроцитов. Большая часть железа печени находится в комплексе с белком ферритином или гемосидерином (примерно 80%), 5% ассоциировано с трансферрином, 2% - с гемом, а оставшаяся часть находится в лабильном пуле железа.

Железо, поступившее в клетку, попадает во внутриклеточный лабильный пул железа, откуда может образовывать комплекс с ферритином, гемом, другими железосодержащими белками или экспортироваться из клетки. железо стресс окислительный гомеостаз

Ферритин - гидрофильная молекула, состоящая из 24 субъединиц, формирующих полую сферу. Внутри этой сферы может разместиться до 4500 атомов железа. Субъединицы ферритина могут быть двух типов: тяжелые и легкие. Соотношение тяжелых и легких субъединиц варьируется в зависимости от типа клеток и физиологического статуса. Тяжелая субъединица ферритина обладает ферроредуктазной активностью. Синтез ферритина индуцируется при высоком уровне внутриклеточного железа и подавляется при нехватке железа. Эта регуляция опосредуется IRE-IRP системой, которая будет описана ниже. Также, синтез ферритина регулируется на уровне транскрипции цитокинами, такими как интерферон-γ, интерлейкин 1 и интерлейкин 6. Деградация ферритина и, следовательно, высвобождение железа, помогает мобилизовать железо для нужд клетки. О деградации ферритина известно немного, но в этот процесс вовлечены как протеосомный, так и лизосомный аппарат клетки.