收稿:2007年8月3通讯联系人e2mail:tqyhe@jnu.edu.cn含铁蛋白介导的铁转运分子机制孙雪松何庆瑜3(暨南大学生命与健康工程研究院广州510632)摘要铁是生命体必需的微量元素,因为它是一些重要功能酶的协同因子。这些功能酶有着广泛的功能,从呼吸作用到核酸的复制。但是,当铁含量多于细胞稳态时,它将产生对机体有毒的羟基。生物体已经发展了自身的调控机制,包括铁的摄取、存储和输出来控制细胞内的铁处于平衡态。二价阳离子转运蛋白、铁输出蛋白和hephaestin参与小肠吸收。转铁蛋白和转铁蛋白受体参与铁的摄取和转运,铁蛋白可以存储铁,铁调控蛋白的功能是调节铁代谢。本综述着重阐述了含铁蛋白介导的铁传递机制。关键词转铁蛋白转铁蛋白受体二价阳离子转运蛋白铁蛋白铁调控蛋白中图分类号:Q581文献标识码:A文章编号:10052281X(2007)1221986205MolecularMechanismofIronTransportMediatedbyIron2ContainingProteinsSunXuesongHeQingyu3(InstituteofLifeandHealthEngineering,JinanUniversity,Guangzhou510632,China)AbstractIron,anessentialelementforvirtuallyallorganisms,isrequiredasacofactorformanyenzymesthatareinvolvedinvariouscellularfunctionsrangingfromrespirationtoDNAreplication.Ontheotherhand,ironisalsotoxicwheninexcessovercellularhomeostasisduetothegenerationofhydroxylradicalsthroughFentonreaction.Organismshavedevelopedmechanismstocontrolcellularironlevelsbycloselymodulatingtheironuptake,storageandefflux.DMT1(divalentmetaltranspoter),ferroportin,hephaestinareinvolvedinintenstinalironabsorption.Transferrinandtransferrinreceptorsparticipateincellularironuptakeandtransport,whereasferritinfunctionsasanironstrorageprotein,andIRP(ironresponsiveprotein)regulatesironmetabolism.Thisreviewfocusesonthemechanismsofirontransportmediatedbytheseiron2containingproteins.Keywordstransferrin;transferrinreceptors;divalentmetaltransporter(DMT1);ferritin;ironresponsiveprotein(IRP)1引言对于几乎所有的生物体来讲,铁是必要的生存元素[1]。铁在细胞生长和繁殖过程中起到重要作用,因为铁是许多重要的功能酶的协同因子,这些酶在生物体中有着很广泛的功能,它们催化能量代谢的关键反应步骤(细胞色素、线粒体顺乌头酸酶、电子传递链中的铁硫蛋白),参与呼吸作用(血红蛋白和肌红蛋白),以及核酸的复制(核苷酸还原酶)[2]。通常人体中铁的含量大约是40mgΠkg(体重)。其中60%—70%的铁存在于血液循环的血红蛋白中,10%储存于肌红蛋白、细胞色素和含铁的酶中,还有20%—30%存在于肝细胞和网状内皮巨噬细胞的铁蛋白和血铁质中[3]。在生理条件下铁通常以氧化的三价态存在,在中性条件下三价铁水解成不可溶的氢氧化铁。而且铁参与到一个产生有极强毒性的自由基的电子传电反应中(式1)[4],这种自由基可以降解细胞内的脂、核酸和其它的生物分子[5]。无论是缺铁还是铁过量都会引起人体的疾病,例如缺铁性贫血症和血色沉着病,所以调控细胞内铁的第19卷第12期2007年12月化学进展PROGRESSINCHEMISTRYVol.19No.12Dec.,2007含量是非常重要的。生物体通过摄取、存储和释放3种方式来协同控制体内铁的浓度。Fe2++H2O2→Fe3++OH�+OH-(1)2铁吸收通常人体从日常饮食中获取铁。食物血红素中的铁能够有效地被人体吸收,它以血色素和肌血球素的形式存在。而食物中非血红素的铁是不可溶的三价状态,三价铁首先被类似于细胞色素B的铁还原酶(DcytB)还原成亚铁,然后穿过小肠上皮细胞。肠吸收是调节铁平衡的关键步骤[6]。摄入的铁主要通过3个连续的步骤在小肠中消化:穿过上皮黏膜摄取,细胞内加工和转运,穿过基底膜流出。上皮细胞的消化道内胚层表达一些专门负责铁吸收和转运的蛋白,小肠吸收上皮细胞形成一个类似于手指形的结构来增加铁吸收面积以便更多的铁进入人体。图1描述了铁吸收的主要过程,首先依靠一个二价阳离子转运蛋白DMT1跨膜转运机制,铁被输送到红细胞中。当铁到达细胞内的时候,一部分被储存于铁蛋白(ferritin)中,另外一部分通过铁输出蛋白(ferroportinorIre...
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