铁的生物学调控.ppt

苏梦苏梦 1070700033•对于哺乳动物，铁（对于哺乳动物，铁（ⅢⅢ）被食物中的还原剂及）被食物中的还原剂及肠绒毛细胞上的铁（肠绒毛细胞上的铁（ⅢⅢ）还原酶还原为铁）还原酶还原为铁（（ⅡⅡ），经二价金属离子转运蛋白的转运使铁），经二价金属离子转运蛋白的转运使铁ⅡⅡ进入小肠上皮细胞，由多铜氧化酶将其氧进入小肠上皮细胞，由多铜氧化酶将其氧化为铁（化为铁（ⅢⅢ）后与血液中的脱铁运铁蛋白结合）后与血液中的脱铁运铁蛋白结合形成稳定的金属蛋白配合物血液循环使双形成稳定的金属蛋白配合物血液循环使双铁（铁（ⅢⅢ）运铁蛋白在运铁蛋白受体介导下经细）运铁蛋白在运铁蛋白受体介导下经细胞内吞过程将铁（胞内吞过程将铁（ⅢⅢ）定向地运输到需铁组织）定向地运输到需铁组织细胞，有盈余时以储铁蛋白的形式储存下来细胞，有盈余时以储铁蛋白的形式储存下来显然，脱铁运铁蛋白、运铁蛋白受体、储铁显然，脱铁运铁蛋白、运铁蛋白受体、储铁蛋白的量对铁的吸收与利用有非常大的影响蛋白的量对铁的吸收与利用有非常大的影响铁与运铁蛋白受体、储铁蛋白铁与运铁蛋白受体、储铁蛋白 大大量量非非红红细细胞胞研研究究，，当当胞胞内内铁铁充充分分时时运运铁铁蛋蛋白白受受体体的的表表达达减减小小而而储储铁铁蛋蛋白白的的表表达达增增加加；；反反之之，，当当胞胞内内铁铁短短缺缺时时运运铁铁蛋蛋白白受受体体的的表表达达增加而储铁蛋白的表达减小。

增加而储铁蛋白的表达减小 所所以以得得出出，，运运铁铁蛋蛋白白受受体体、、储储铁铁蛋蛋白白的的表表达达受受同同一一基基因因调调控控体体系系，，即即本本质质上上相相同同的的铁铁响响应应元元件件（（iron-responsive element,IRE）调控 • 人的人的运铁蛋白受体运铁蛋白受体的的mRNA含有含有2280个个核苷酸的编码区和约核苷酸的编码区和约2500个核苷酸的个核苷酸的3’非非翻译区翻译区（（untranslated region,UTR））在在3’UTR所包含的五所包含的五个茎个茎-环结构便是运环结构便是运铁蛋白受体铁蛋白受体mRNA的的铁响应元件铁响应元件• 储铁蛋白储铁蛋白的的H、、L亚亚基基mRNA在在5’UTR各各有一个铁响应元件，有一个铁响应元件，被叫做铁调节蛋白的被叫做铁调节蛋白的RNA结合蛋白结合蛋白IRP能能识别这种具有发夹结识别这种具有发夹结构的铁响应元件并与构的铁响应元件并与之结合，结合能力受之结合，结合能力受铁的影响铁的影响 IRP-1与与线粒体顺乌头酸酶线粒体顺乌头酸酶同源，研究发现同源，研究发现,铁充分时铁充分时IRP-1也含有也含有[4Fe-4S]原子簇，具有原子簇，具有顺乌头酸酶活性，与顺乌头酸酶活性，与RNA结合能力弱；反之结合能力弱；反之铁不足时铁不足时IRP-1既没有既没有[4Fe-4S]原子簇，也没原子簇，也没有顺乌头酸酶活性，但与铁相应元件的结有顺乌头酸酶活性，但与铁相应元件的结合是非常稳定的。

合是非常稳定的•可见；可见； 当细胞内铁缺乏时当细胞内铁缺乏时IRP-1与铁响应元件结合抑制与铁响应元件结合抑制了储铁蛋白了储铁蛋白mRNA的翻译而阻止储铁蛋白的表达，的翻译而阻止储铁蛋白的表达，通过组织核酸内切酶、核糖核酸酶等的作用而保护通过组织核酸内切酶、核糖核酸酶等的作用而保护了运铁蛋白受体了运铁蛋白受体mRNA使运铁蛋白受体可以有效的使运铁蛋白受体可以有效的表达 反之，当细胞内铁富足时，反之，当细胞内铁富足时，IRP-1不予铁响反应元不予铁响反应元件结合，储铁蛋白件结合，储铁蛋白mRNA的翻译得以进行，运铁蛋的翻译得以进行，运铁蛋白受体白受体mRNA的不稳定位点暴露，在酶作用下降解的不稳定位点暴露，在酶作用下降解铁对运铁蛋白的影响：铁对运铁蛋白的影响：人肝脏细胞中运铁蛋白的表达研究表明铁充人肝脏细胞中运铁蛋白的表达研究表明铁充分时运铁蛋白的表达受到抑制，而缺铁时运分时运铁蛋白的表达受到抑制，而缺铁时运铁蛋白的表达增加铁蛋白的表达增加Barmum-Huckins等为等为运铁蛋白的生物合成也受运铁蛋白的生物合成也受IRE/IRP系统的调控系统的调控即运铁蛋白的即运铁蛋白的mRNA也含有也含有UTR发夹结构。

发夹结构铁（铁（ⅢⅢ）的生物学调控与疾病）的生物学调控与疾病运铁蛋白、运铁蛋白受体、储铁蛋白的运铁蛋白、运铁蛋白受体、储铁蛋白的量是生理环境状态的反映量是生理环境状态的反映血浆中含有少量的可溶性运铁蛋白受体，其血浆中含有少量的可溶性运铁蛋白受体，其浓度与体内细胞运铁蛋白受体的总量呈正比浓度与体内细胞运铁蛋白受体的总量呈正比患有地中海贫血病、溶血性贫血、红细胞增患有地中海贫血病、溶血性贫血、红细胞增多的病人，其血浆中可溶性运铁蛋白受体增多的病人，其血浆中可溶性运铁蛋白受体增加而患有再障贫血、慢性肾衰竭的病人，加而患有再障贫血、慢性肾衰竭的病人，其血浆中可溶性运铁蛋白受体正常或减少其血浆中可溶性运铁蛋白受体正常或减少缺铁性贫血患者的血浆储铁蛋白含量一般偏缺铁性贫血患者的血浆储铁蛋白含量一般偏低因此，血清运铁蛋白受体的测定在缺铁因此，血清运铁蛋白受体的测定在缺铁性贫血、慢性病贫血等的诊断中是非常有用性贫血、慢性病贫血等的诊断中是非常有用的遗传性血友病：遗传性血友病：是一种铁代谢紊乱、导致不相宜的自饮食中是一种铁代谢紊乱、导致不相宜的自饮食中铁吸收过多或过载性疾病，其特点是铁吸收铁吸收过多或过载性疾病，其特点是铁吸收调控异常，铁沉积于重要器官并起器官损调控异常，铁沉积于重要器官并起器官损害。

经研究发现由遗传性血色病患者找到的害经研究发现由遗传性血色病患者找到的一个突变基因编码一个一个突变基因编码一个348残基的跨膜糖蛋白残基的跨膜糖蛋白（（HFE）可与许多细胞表面的运铁蛋白受体结）可与许多细胞表面的运铁蛋白受体结合，引起运铁蛋白受体细胞外结构域的结构变合，引起运铁蛋白受体细胞外结构域的结构变化诱导内结构域的结构变化，进而影响运铁化诱导内结构域的结构变化，进而影响运铁蛋白受体介导的运铁蛋白铁蛋白受体介导的运铁蛋白铁ⅢⅢ的运输和释放的运输和释放患有重型地中海贫血和患有重型地中海贫血和血友病的孩子血友病的孩子血色病引起的肝纤维化血色病引起的肝纤维化•综上所述，铁调控体系使生物体的综上所述，铁调控体系使生物体的铁含量维持在基本恒定的生物限度铁含量维持在基本恒定的生物限度内若储铁减少，则吸收增多，反内若储铁减少，则吸收增多，反之，若储铁过多，则吸收减少对之，若储铁过多，则吸收减少对该调控体系的精确认识、详细阐述该调控体系的精确认识、详细阐述仍有待更深入的研究仍有待更深入的研究线粒体顺乌头酸酶：线粒体顺乌头酸酶：是柠檬酸循环中的一个含铁硫原子簇是柠檬酸循环中的一个含铁硫原子簇[4Fe-4S]的酶，可发生原子与的酶，可发生原子与[3Fe-4S]簇单元簇单元间的相互转变。