Białka niezbędne w mechanizmie zaopatrzenia w żelazo
Wyniki nowych, dofinansowanych ze środków unijnych badań, które zostały przeprowadzone w Niemczech, pokazują, że żelazo jest niezbędne organizmowi do przetrwania, ale jego zbyt wysokie ilości mogą być szkodliwe i prowadzić nawet do niewydolności organów. Naukowcy z Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL) w Heidelbergu odkryli, że białka regulujące poziom żelaza (IRP) są niezbędne komórce do przeżycia, ponieważ dbają o zachowanie prawidłowego bilansu żelaza. W szczególności białka IRP odgrywają zasadniczą rolę w zapewnieniu prawidłowej pracy mitochondriów - energetycznej maszynowni komórki. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Cell Metabolism. Źródłem unijnego wsparcia dla prac był projekt EUROIRON1 (Kontrola genetyczna patogenezy chorób oparta na akumulacji żelaza), który otrzymał 2,8 mln EUR z tematu "Nauki o życiu, genomika i biotechnologia na rzecz zdrowia" Szóstego Programu Ramowego (6PR). Mitochondria zaopatrują komórki w adenozynotrifosforan (molekułę, która przechowuje potrzebną nam energię), hem (podstawowy składnik hemoglobiny) oraz klastry żelazowo-siarkowe (ISC). Zespół EMBL odkrył, że dostarczanie przez mitochondria żelaza oraz jego funkcja zależą od białek IRP, cytosolowych białek wiążących RNA (kwas rybonukleinowy), które sterują translacją i stabilnością mRNA (matrycowego kwasu rybonukleinowego). Z tego względu mitochondria potrzebują żelaza do funkcjonowania, ale przekształcają je również w inne środki do życia dla pozostałych części komórki np. w ISC czy hem. Dzięki wykorzystaniu nowych modeli myszy opracowanych na potrzeby badań, naukowcy stwierdzili, że myszy, których hepatocyty (komórki wątroby pełniące kilka życiowych funkcji metabolicznych) są pozbawione zarówno IRP1, jak i IRP2 cierpią na niedobór żelaza i związaną z tym dysfunkcję mitochondriów, która prowadzi do niewydolności wątroby i śmierci. Współautor raportu z badań, dr Bruno Galy z EMBL, powiedział: "Myszy, których komórki wątroby nie są w stanie wytwarzać białek IRP umierają z powodu niewydolności wątroby kilka dni po urodzeniu. Mitochondria w takich komórkach mają wady budowy i nie funkcjonują prawidłowo, ponieważ nie mają wystarczającej ilości żelaza." Naukowcy odkryli również, że kiedy komórki nie mogą wytwarzać białek IRP, ilość żelaza przenikającego do komórek znacząco się obniża, a aktywność systemów przechowujących i eksportujących żelazo w komórce staje się nadmierna. W następstwie niedoboru żelaza, mitochondria nie otrzymują jego wystarczającej ilości i nie funkcjonują tak jak powinny. To z kolei prowadzi do niemożności wytworzenia wystarczającej ilości ISC i hemu dla tych części komórek, które są od nich zależne. W swoim raporcie autorzy podsumowują, że wyniki "odkrywają główną rolę, jaką pełnią białka IRP w biologii komórki - zapewnienie odpowiedniego zaopatrzenia mitochondriów w żelazo dla prawidłowego funkcjonowania tych kluczowych organelli". "Dysponujemy przesłankami, które wskazują, że to prawdopodobnie uniwersalny proces wykorzystywany przez większość komórek do kontrolowania zawartości żelaza i zapewniania mitochondriom jego wystarczającej ilości" - mówi członek zespołu EMBL, dr Matthias Hentze. Dlatego proces regulacji bilansu żelaza może mieć szczególnie istotne znaczenie dla komórek, które są uzależnione do bardzo wysokich ilości mitochondrialnego żelaza. Wśród nich są prekursory erytrocytów, które wytwarzają hem do transportu tlenu. Jednakże występują takie przypadki, w których mitochondria nie są w stanie wykorzystać żelaza, co komórka postrzega jako objaw niedoboru żelaza i reaguje poprzez aktywowanie białek IRP. To powoduje szkodliwe przeciążenie mitochondriów żelazem, co może wyjaśniać mechanizm chorób, w których komórki nie są w stanie wbudować żelaza w hemoglobinę, tak jak w przypadku dziedzicznej niedokrwistości syderoblastycznej (kiedy szpik kostny nie jest w stanie wytwarzać normalnych erytrocytów). EMBL kontynuuje obecnie swoje badania w tym kierunku.
Kraje
Niemcy