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Elemento de respuesta de hierro.

Estructura cristalina de la proteína reguladora de hierro 1 en complejo con ferritina H IRE-RNA, entrada 2IPY del banco de datos de proteínas . [1]

En biología molecular , el elemento de respuesta al hierro o elemento sensible al hierro ( IRE ) es un asa corta conservada que está unida por proteínas de respuesta al hierro (IRP, también llamadas IRE-BP o IRBP). El IRE se encuentra en las UTR (regiones no traducidas) de varios ARNm cuyos productos intervienen en el metabolismo del hierro . Por ejemplo, el ARNm de ferritina (una proteína de almacenamiento de hierro) contiene un IRE en su 5' UTR . Cuando la concentración de hierro es baja, las IRP se unen al IRE en el ARNm de ferritina y provocan tasas de traducción reducidas. Por el contrario, la unión a múltiples IRE en la UTR 3' del receptor de transferrina (implicado en la adquisición de hierro) conduce a una mayor estabilidad del ARNm .

Mecanismo de acción

Las dos teorías principales describen cómo el hierro probablemente interactúa para afectar el control postraduccional de la transcripción. La teoría clásica sugiere que las IRP, en ausencia de hierro, se unen con avidez al ARNm IRE. Cuando el hierro está presente, interactúa con la proteína para hacer que libere el ARNm. Por ejemplo, en condiciones de alto contenido de hierro en humanos, IRP1 se une a un complejo de hierro-azufre [4Fe-4S] y adopta una conformación de aconitasa inadecuada para la unión de IRE. Por el contrario, el IRP2 se degrada en condiciones con alto contenido de hierro. [2] Existe una variación en la afinidad entre diferentes IRE y diferentes IRP. [3]

En la segunda teoría, dos proteínas compiten por el sitio de unión de IRE: tanto IRP como el factor de iniciación eucariótico 4F (eIF4F). En ausencia de hierro, el IRP se une aproximadamente 10 veces más ávidamente que el factor de iniciación. Sin embargo, cuando el hierro interactúa en el IRE, hace que el ARNm cambie de forma, favoreciendo así la unión del eIF4F. [4] Varios estudios han identificado IRE no canónicas. [5] También se ha demostrado que IRP se une a algunos IRE mejor que a otros. [6]

Detalles estructurales . La hélice superior de los IRE conocidos muestra una mayor conservación de la estructura en comparación con la hélice inferior. Las bases que componen las hélices son variables. La C abultada en el medio del tallo es un rasgo muy característico (aunque se ha visto que es una G en la ferritina IRE de la langosta). [7] El bucle apical de los IRE conocidos consta del triplete AGA o AGU. Esto está comprimido por un GC emparejado y, además, hay una U, C o A abultada en la hélice superior. La estructura cristalina y los datos de RMN muestran una U abultada en el tallo inferior de la ferritina IRE. [8] Esto es consistente con la estructura secundaria prevista. Los IRE en muchos otros ARNm no tienen ningún soporte para esta U abultada. En consecuencia, se han creado dos modelos RFAM [9] para el IRE: uno con una U abultada y otro sin ella.

Genes con IRE

Los genes que se sabe que contienen IRE incluyen FTH1 , [10] FTL , [11] TFRC , [12] ALAS2 , [13] Sdhb, [14] ACO2 , [15] Hao1, [16] SLC11A2 (que codifica DMT1), [3] NDUFS1, [17] SLC40A1 (que codifica la ferroportina) [18] CDC42BPA , [19] CDC14A , [20] EPAS1 . [21]

En humanos, se ha demostrado que 12 genes se transcriben con la estructura canónica IRE, pero se ha demostrado que varias estructuras de ARNm, que no son canónicas, interactúan con las IRP y están influenciadas por la concentración de hierro. Se han desarrollado software y algoritmos para localizar más genes que también responden a la concentración de hierro. [22]

Rango taxonómico . El IRE se encuentra en una gama taxonómica diversa, principalmente en eucariotas, pero no en plantas. [23]

Procesos regulados por las IRE

Muchos genes regulados por IRE tienen funciones claras y directas en el metabolismo del hierro . Otros muestran una conexión menos obvia. ACO2 codifica una isomerasa que cataliza la isomerización reversible de citrato e isocitrato . [24] EPAS1 codifica un factor de transcripción implicado en vías complejas de detección de oxígeno mediante la inducción de genes regulados por oxígeno en condiciones de bajo nivel de oxígeno. [25] CDC42BPA codifica una quinasa que desempeña un papel en la reorganización del citoesqueleto . [26] CDC14A codifica una fosfatasa de especificidad dual implicada en el control del ciclo celular [27] y también interactúa con los centrosomas en interfase. [28]


Ver también

Referencias

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