铁生物学调控PPT课件

1、 对于哺乳动物，铁（对于哺乳动物，铁（）被食物中的还原）被食物中的还原剂及肠绒毛细胞上的铁（剂及肠绒毛细胞上的铁（）还原酶还原）还原酶还原为铁（为铁（），经二价金属离子转运蛋白的），经二价金属离子转运蛋白的转运使铁转运使铁进入小肠上皮细胞，由多铜氧进入小肠上皮细胞，由多铜氧化酶将其氧化为铁（化酶将其氧化为铁（）后与血液中的脱）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。血液循环使双铁（物。血液循环使双铁（）运铁蛋白在运）运铁蛋白在运铁蛋白受体介导下经细胞内吞过程将铁铁蛋白受体介导下经细胞内吞过程将铁（）定向地运输到需铁组织细胞，有盈）定向地运输到需

2、铁组织细胞，有盈余时以储铁蛋白的形式储存下来。显然，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、储铁蛋白脱铁运铁蛋白、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的量对铁的吸收与利用有非常大的影响。第1页/共13页铁与运铁蛋白受体、储铁蛋白铁与运铁蛋白受体、储铁蛋白 大量非红细胞研究，当胞内铁充分时运铁蛋白受体的表达减小而储铁蛋白的表达增加；反之，当胞内铁短缺时运铁蛋白受体的表达增加而储铁蛋白的表达减小。 所以得出，运铁蛋白受体、储铁蛋白的表达受同一基因调控体系，即本质上相同的铁 响 应 元 件 （ i r o n - r e s p o n s i v e e

3、lement,IRE）调控。第2页/共13页 人的人的运铁蛋白受体运铁蛋白受体的的mRNA含有含有2280个核苷酸的编码区和个核苷酸的编码区和约约2500个核苷酸的个核苷酸的3非翻译区非翻译区（untranslated region,UTR）在在3UTR所包含的所包含的五个茎五个茎-环结构便是环结构便是运铁蛋白受体运铁蛋白受体mRNA的铁响应元的铁响应元件。件。 储铁蛋白储铁蛋白的的H、L亚基亚基mRNA在在5UTR各有一个铁各有一个铁响应元件，被叫做铁响应元件，被叫做铁调节蛋白的调节蛋白的RNA结合结合蛋白蛋白IRP能识别这种能识别这种具有发夹结构的铁响具有发夹结构的铁响应元件并与之结合，应

4、元件并与之结合，结合能力受铁的影响。结合能力受铁的影响。第3页/共13页 IRP-1与线粒体顺乌头酸酶同源，研究发现,铁充分时IRP-1也含有4Fe-4S原子簇，具有顺乌头酸酶活性，与RNA结合能力弱；反之铁不足时IRP-1既没有4Fe-4S原子簇，也没有顺乌头酸酶活性，但与铁相应元件的结合是非常稳定的。第4页/共13页 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

5、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。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。第5页/共13页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人肝脏细胞中运铁蛋白的表达研究表明铁充充分时运铁蛋白的表达受到抑制，而缺铁时分时运铁蛋白的表达受到抑制，而缺铁时运运铁蛋白的表达增加。铁蛋白的表达增加。Barmu

6、m-Huckins等等为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系统的调系统的调控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。第6页/共13页铁（铁（）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、储铁蛋白运铁蛋白、运铁蛋白受体、储铁蛋白的的量是生理环境状态的反映。量是生理环境状态的反映。第7页/共13页血浆中含有少量的可溶性运铁蛋白受体，血浆中含有少量的可溶性运铁蛋白受体，其其浓度与体内细胞运铁蛋白受体的总量呈正浓度与体内细胞运铁蛋白受体的总量呈正比。比。患有地中海贫血病、溶血性贫血、红细胞患有地中海贫血病、溶血性贫血、红细胞增

7、增多的病人，其血浆中可溶性运铁蛋白受体多的病人，其血浆中可溶性运铁蛋白受体增增加。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缺铁性贫血患者的血浆储铁蛋白含量一般偏偏低。低。因此，血清运铁蛋白受体的测定在缺因此，血清运铁蛋白受体的测定在缺铁铁性贫血、慢性病贫血等的诊断中是非常有性贫血、慢性病贫血等的诊断中是非常有用用的。的。第8页/共13页遗传性血友病：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

8、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残基的跨膜糖蛋残基的跨膜糖蛋白白（HFE）可与许多细胞表面的运铁蛋白受体）可与许多细胞表面的运铁蛋白受体结结合，引起运铁蛋白受体细胞外结构域的结构合，引起运铁蛋白受体细胞外结构域的结构变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的运输和释放。的运输和释放。第9页/共13页患有重型地中海贫血和血友病的孩子血色病引起的肝纤维化第10页/共13页 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