Железный ответный элемент
Железный ответный элемент | |
---|---|
Идентификаторы | |
Символ | ИРЭ |
Рфам | RF00037 |
Другие данные | |
РНК Тип | СНГ-рег. |
Домен(ы) | Эукариоты |
ТАК | ТАК: 0000233 |
PDB Структуры | ПДБе |
В молекулярной биологии элемент ответа на железо или элемент, реагирующий на железо ( IRE ) представляет собой короткую консервативную стебельную петлю , которая связана белками ответа на железо (IRP, также называемыми IRE-BP или IRBP). IRE обнаруживается в UTR (нетранслируемых областях) различных мРНК , продукты которых участвуют в метаболизме железа . Например, мРНК ферритина (белка, запасающего железо) содержит один IRE в своей 5'-UTR . Когда концентрация железа низкая, IRP связывают IRE в мРНК ферритина и вызывают снижение скорости трансляции. Напротив, связывание с несколькими IRE в 3'-UTR ( рецептора трансферрина участвующего в приобретении железа) приводит к повышению стабильности мРНК .
Механизм действия
[ редактировать ]Две ведущие теории описывают, как железо, вероятно, взаимодействует, влияя на посттрансляционный контроль транскрипции. Классическая теория предполагает, что IRP в отсутствие железа активно связываются с мРНК IRE. Когда присутствует железо, оно взаимодействует с белком, заставляя его высвободить мРНК. Например, в условиях высокого содержания железа у людей IRP1 связывается с комплексом железо-сера [4Fe-4S] и принимает конформацию аконитазы, непригодную для связывания IRE. Напротив, IRP2 разлагается в условиях высокого содержания железа. [ 2 ] Существуют различия в родстве между разными IRE и разными IRP. [ 3 ]
Во второй теории два белка конкурируют за сайт связывания IRE — как IRP, так и эукариотический фактор инициации 4F (eIF4F). В отсутствие железа IRP связывается примерно в 10 раз более активно, чем фактор инициации. Однако когда железо взаимодействует с IRE, оно заставляет мРНК менять свою форму, тем самым способствуя связыванию eIF4F. [ 4 ] Несколько исследований выявили неканонические IRE. [ 5 ] Также было показано, что IRP связывается с некоторыми IRE лучше, чем с другими. [ 6 ]
Конструктивные детали . Верхняя спираль известных IRE демонстрирует более сильную консервацию структуры по сравнению с нижней спиралью. Основания, составляющие спирали, разнообразны. Выпуклая буква C в середине стебля является весьма характерной особенностью (хотя было замечено, что это буква G в IRE ферритина у омара). [ 7 ] Апикальная петля известных IRE состоит либо из триплета AGA, либо из AGU. Он зажимается парным GC, а в верхней спирали дополнительно имеется выпуклая буква U, C или A. Кристаллическая структура и данные ЯМР показывают выпуклую букву U в нижней ножке ферритинового IRE. [ 8 ] Это согласуется с предсказанной вторичной структурой. IRE во многих других мРНК не поддерживают эту выпуклую букву U. Следовательно, две модели RFAM [ 9 ] были созданы для IRE — один с выпуклой буквой U, другой без нее.
Гены с IRE
[ редактировать ]Известно, что гены, содержащие IRE, включают FTH1 , [ 10 ] ФТЛ , [ 11 ] ТФРК , [ 12 ] УАЛАС2 , [ 13 ] Сдхб, [ 14 ] АСО2 , [ 15 ] Хао1, [ 16 ] SLC11A2 (кодировка DMT1), [ 3 ] НДУФС1, [ 17 ] SLC40A1 (кодирующий ферропортин) [ 18 ] CDC42BPA , [ 19 ] CDC14A , [ 20 ] ЭПАС1 . [ 21 ]
Было показано, что у людей 12 генов транскрибируются с канонической структурой IRE, но было показано, что несколько неканонических структур мРНК взаимодействуют с IRP и на них влияет концентрация железа. Было разработано программное обеспечение и алгоритмы для обнаружения большего количества генов, которые также реагируют на концентрацию железа. [ 22 ]
Таксономический диапазон . IRE встречается в широком таксономическом диапазоне — в основном у эукариот, но не у растений. [ 23 ]
Процессы, регулируемые IRE
[ редактировать ]Многие гены, регулируемые IRE, играют четкую и непосредственную роль в метаболизме железа . Другие демонстрируют менее очевидную связь. ACO2 кодирует изомеразу, катализирующую обратимую изомеризацию цитрата и изоцитрата . [ 24 ] EPAS1 кодирует фактор транскрипции , участвующий в сложных путях восприятия кислорода путем индукции генов, регулируемых кислородом, в условиях низкого содержания кислорода. [ 25 ] CDC42BPA кодирует киназу , играющую роль в реорганизации цитоскелета . [ 26 ] CDC14A кодирует фосфатазу двойной специфичности, участвующую в контроле клеточного цикла. [ 27 ] а также взаимодействует с интерфазными центросомами. [ 28 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Уильям Э. Уолден; Анна Ивановна Селезнева; Жером Дюпюи; Энн Вольбеда; Хуан К. Фонтесилья-Кампс; Элизабет К. Тейл и Карл Фольц (декабрь 2006 г.). «Структура регуляторного белка железа 1 с двойной функцией в комплексе с ферритином IRE-РНК». Наука . 314 (5807): 1903–1908. дои : 10.1126/science.1133116 . ПМИД 17185597 . S2CID 26572367 .
- ^ Мартина У. Макенталер ; Бруно Гали и Матиас В. Хентце (2008). «Системный гомеостаз железа и регуляторная сеть железо-чувствительного элемента/железо-регуляторного белка (IRE/IRP)». Ежегодный обзор питания . 28 : 197–213. дои : 10.1146/annurev.nutr.28.061807.155521 . ПМИД 18489257 .
- ^ Перейти обратно: а б Х. Гуншин ; Ч.Р. Аллерсон ; М. Поликарпу-Шварц ; А. Рофтс ; Джей Ти Роджерс ; Ф. Киши ; МВ Хентце ; Т. А. Руо ; Н. К. Эндрюс и М. А. Хедигер (декабрь 2001 г.). «Железозависимая регуляция переносчика ионов двухвалентных металлов» . Письма ФЭБС . 509 (2): 309–316. дои : 10.1016/s0014-5793(01)03189-1 . ПМИД 11741608 .
- ^ Ма, Цзя; Халдар, Суранджана; Хан, Матин А.; Шарма, Сохани Дас; Меррик, Уильям К.; Тейл, Элизабет К.; Госс, Дикси Дж. (29 мая 2012 г.). «Fe2+ связывает железо-чувствительный элемент-РНК, избирательно изменяя сродство связывания с белками и регулируя репрессию и активацию мРНК» . Труды Национальной академии наук . 109 (22): 8417–8422. дои : 10.1073/pnas.1120045109 . ISSN 0027-8424 . ПМК 3365203 . ПМИД 22586079 .
- ^ Кампильос, М.; Дела, И.; Хентце, МВт; Санчес, М. (01 июля 2010 г.). «SIREs: поиск железочувствительных элементов» . Исследования нуклеиновых кислот . 38 (Веб-сервер): W360–W367. дои : 10.1093/nar/gkq371 . ISSN 0305-1048 . ПМК 2896125 . ПМИД 20460462 .
- ^ Хан, Массачусетс; Ма, Дж.; Уолден, МЫ; Меррик, туалет; Тейл, ЕС; Госс, диджей (2 июня 2014 г.). «Быстрая кинетика железочувствительного элемента (IRE) РНК/железорегуляторный белок 1 и комплексы IRE-РНК/eIF4F по-разному реагируют на ионы металлов» . Исследования нуклеиновых кислот . 42 (10): 6567–6577. дои : 10.1093/nar/gku248 . ISSN 0305-1048 . ПМК 4041422 . ПМИД 24728987 .
- ^ ТС Хуан ; О. Мелефорс ; М. И. Линд и К. Содерхолл (январь 1999 г.). «Атипичный железо-чувствительный элемент (IRE) в мРНК ферритина раков и белок, подобный железорегуляторному белку 1 (IRP1) из гепатопанкреаса раков». Биохимия насекомых и молекулярная биология . 29 (1): 1–9. дои : 10.1016/S0965-1748(98)00097-6 . ПМИД 10070739 .
- ^ К.Дж. Аддес ; Дж. П. Базилион ; Р.Д. Клаузнер ; Т. А. Руо и А. Парди (ноябрь 1997 г.). «Структура и динамика РНК элемента, реагирующего на железо: значение для связывания РНК белками, регулирующими связывание железа». Журнал молекулярной биологии . 274 (1): 72–83. дои : 10.1006/jmbi.1997.1377 . ПМИД 9398517 .
- ^ Стивенс С.Г., Гарднер П.П., Браун С. (сентябрь 2011 г.). «Две ковариационные модели для элементов, реагирующих на железо» . Биология РНК . 8 (5): 792–801. дои : 10.4161/rna.8.5.16037 . ПМИД 21881407 .
- ^ МВ Хентце ; С.В. Коуман ; Т. А. Руо ; JG Барриоканал ; А. Дэнсис ; Дж. Б. Харфорд и Р. Д. Клаузнер (декабрь 1987 г.). «Идентификация железо-чувствительного элемента для регуляции трансляции мРНК ферритина человека» . Наука . 238 (4833): 1570–1573. дои : 10.1126/science.3685996 . ПМИД 3685996 .
- ^ Н. Азиз и Х. Н. Манро (декабрь 1987 г.). «Железо регулирует трансляцию мРНК ферритина через сегмент его 5'-нетранслируемой области» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 84 (23): 8478–8482. дои : 10.1073/pnas.84.23.8478 . ПМК 299567 . ПМИД 3479802 .
- ^ Д.М. Келлер ; Дж. Л. Кейси ; МВ Хентце ; Э.М. Герхардт ; Л. Н. Чан ; Р. Д. Клаузнер и Дж. Б. Харфорд (май 1989 г.). «Цитозольный белок связывается со структурными элементами в регуляторной области железа мРНК рецептора трансферрина» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 86 (10): 3574–3578. дои : 10.1073/pnas.86.10.3574 . ПМК 287180 . ПМИД 2498873 .
- ^ Т. Дандекар ; Р. Стрипек ; НК Грей ; Б. Гуссен ; А. Констебль ; Его Превосходительство Йоханссон и М.В. Хентце (июль 1991 г.). «Идентификация нового железо-чувствительного элемента в мРНК эритроидной дельта-аминолевулиновой кислоты-синтазы мыши и человека» . Журнал ЭМБО . 10 (7): 1903–1909. дои : 10.1002/j.1460-2075.1991.tb07716.x . ПМК 452865 . ПМИД 2050126 .
- ^ С.А. Колер ; Б.Р. Хендерсон и Л.К. Кун (декабрь 1995 г.). «МРНК сукцинатдегидрогеназы b Drosophila melanogaster содержит функциональный железо-чувствительный элемент в своей 5'-нетранслируемой области» . Журнал биологической химии . 270 (51): 30781–30786. дои : 10.1074/jbc.270.51.30781 . ПМИД 8530520 .
- ^ НК Грей ; К. Пантопулос ; Т. Дандекар ; Б. А. Акрелл и М. В. Хентце (май 1996 г.). «Трансляционная регуляция ферментов цикла лимонной кислоты млекопитающих и дрозофилы с помощью железочувствительных элементов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 93 (10): 4925–4930. дои : 10.1073/pnas.93.10.4925 . ПМК 39381 . ПМИД 8643505 .
- ^ С.А. Колер ; Э. Менотти и Л. Кун (январь 1999 г.). «Молекулярное клонирование гликолатоксидазы мыши. Высокая эволюционная консервативность и наличие последовательности, подобной железо-чувствительному элементу, в мРНК» . Журнал биологической химии . 274 (4): 2401–2407. дои : 10.1074/jbc.274.4.2401 . ПМИД 9891009 .
- ^ Э. Лин ; Дж. Х. Грациано и Г. А. Фрейер (июль 2001 г.). «Регуляция субъединицы 75 кДа митохондриального комплекса I железом» . Журнал биологической химии . 276 (29): 27685–27692. дои : 10.1074/jbc.M100941200 . ПМИД 11313346 .
- ^ Афина Лимбусаки ; Элиза Пиньятти ; Джулиана Монтози ; Чинция Гарути ; Дэвид Дж. Хейл и Антонелло Пьетранджело (ноябрь 2003 г.). «Роль элемента, реагирующего на железо, в контроле экспрессии гена ферропортина1/IREG1/MTP1». Журнал гепатологии . 39 (5): 710–715. дои : 10.1016/S0168-8278(03)00408-2 . ПМИД 14568251 .
- ^ Радек Цмейла ; Иржи Петрак и Яна Смейлова (март 2006 г.). «Новый элемент, чувствительный к железу, в 3'UTR человеческого MRCKalpha». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 341 (1): 158–166. дои : 10.1016/j.bbrc.2005.12.155 . ПМИД 16412980 .
- ^ Майка Санчес ; Бруно Гали ; Томас Дандекар ; Питер Бенгерт ; Евгений Вайнштейн ; Йенс Столте ; Мартина У. Макенталер и Матиас В. Хентце (август 2006 г.). «Регуляция железа и клеточный цикл: идентификация чувствительного к железу элемента в 3'-нетранслируемой области мРНК 14А цикла деления клеток человека с помощью усовершенствованной стратегии скрининга на основе микрочипов» . Журнал биологической химии . 281 (32): 22865–22874. дои : 10.1074/jbc.M603876200 . ПМИД 16760464 .
- ^ Майка Санчес ; Бруно Гали ; Мартина У. Макенталер и Маттиас В. Хентце (май 2007 г.). «Белки, регулирующие железо, ограничивают индуцируемую гипоксией экспрессию фактора-2альфа при дефиците железа». Структурная и молекулярная биология природы . 14 (5): 420–426. дои : 10.1038/nsmb1222 . ПМИД 17417656 . S2CID 37819604 .
- ^ Кампильос, Моника; Дела, Ильдефонсо; Хентце, Матиас В.; Санчес, Майка (1 июля 2010 г.). «SIREs: поиск железочувствительных элементов» . Исследования нуклеиновых кислот . 38 (проблема с веб-сервером): W360–W367. дои : 10.1093/nar/gkq371 . ISSN 0305-1048 . ПМК 2896125 . ПМИД 20460462 .
- ^ Р. Лейпувене и ЕС Тейл (ноябрь 2007 г.). «Семейство структур РНК, реагирующих на железо, регулируемых изменениями в клеточном железе и кислороде» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 64 (22): 2945–2955. дои : 10.1007/s00018-007-7198-4 . ПМК 11136088 . ПМИД 17849083 . S2CID 30770865 .
- ^ Эм Джей Грюер ; П. Я. Артымюк и J. R. Гость (январь 1997 г.). «Семейство аконитазы: три структурные вариации на общую тему». Тенденции биохимических наук . 22 (1): 3–6. дои : 10.1016/S0968-0004(96)10069-4 . ПМИД 9020582 .
- ^ Амар Дж. Маймундар ; Вайхай Дж. Вонг и М. Селеста Саймон (октябрь 2010 г.). «Факторы, индуцирующие гипоксию, и реакция на гипоксический стресс» . Молекулярная клетка . 40 (2): 294–309. doi : 10.1016/j.molcel.2010.09.022 . ПМК 3143508 . ПМИД 20965423 .
- ^ Т. Люнг ; XQ Чен ; И. Тан ; Э. Мансер и Л. Лим (январь 1998 г.). «Cdc42-связывающая киназа, связанная с киназой миотонической дистрофии, действует как эффектор Cdc42, способствуя реорганизации цитоскелета» . Молекулярная и клеточная биология . 18 (1): 130–140. дои : 10.1128/mcb.18.1.130 . ПМК 121465 . ПМИД 9418861 .
- ^ Дж. Бембенек и Х. Ю (декабрь 2001 г.). «Регуляция комплекса, способствующего анафазе, с помощью фосфатазы двойной специфичности человека Cdc14a» . Журнал биологической химии . 276 (51): 48237–48242. дои : 10.1074/jbc.M108126200 . ПМИД 11598127 .
- ^ Нильс Майланд ; Клаудия Лукас ; Бретт К. Кайзер ; Питер К. Джексон ; Иржи Бартек и Иржи Лукас (апрель 2002 г.). «Дерегулированная человеческая фосфатаза Cdc14A нарушает разделение центросом и сегрегацию хромосом». Природная клеточная биология . 4 (4): 317–322. дои : 10.1038/ncb777 . ПМИД 11901424 . S2CID 28955777 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Страница с ответным элементом Iron — Модель I на Rfam
- Страница с ответным элементом Iron — Модель II на Rfam
- Страница Transterm для элемента, реагирующего на железо
- Файлы геномных интервалов с прогнозами IRE, сделанными с использованием моделей RFAM для генома человека hg18.
- Сервер прогнозирования Iron Responsive Elements. Архивировано 25 апреля 2012 г. на Wayback Machine.