Metabolizm żelaza - stan wiedzy 2014

Abstrakt

Żelazo jest biometalem występującym w dwóch głównych stopniach utlenienia - Fe(II) i Fe(III). O wykorzystaniu żelaza przez organizmy żywe zadecydowała szeroka rozpiętość potencjału oksydoredukcyjnego tego metalu, możliwa dzięki zmiennym interakcjom z wiążącymi go ligandami oraz udział w reakcjach przeniesienia elektronu. Żelazo występuje w centrach aktywnych wielu enzymów katalizujących różnorodne reakcje, stanowiące podłoże kluczowych procesów metabolicznych takich jak fosforylacja oksydacyjna, synteza DNA, obróbka micro RNA, transport tlenu. Z drugiej strony, żelazo jest toksyczne poprzez udział w reakcji Fentona, w której powstaje rodnik wodorotlenkowy, utleniacz niszczący struktury komórkowe. Komórkowa homeostaza żelaza polega na dostarczeniu tego metalu do podstawowych procesów biochemicznych, w których uczestniczy oraz na ograniczeniu jego udziału w reakcji Fentona. Obrót żelaza w komórce pozostaje głównie pod kontrolą cytoplazmatycznych białek IRP1 i IRP2 wiążących się z RNA, które koordynują syntezę białek uczestniczących w komórkowym transporcie żelaza, jego magazynowaniu i metabolicznym użyciu. Ogólnoustrojowa równowaga żelaza opiera się w dużej mierze na osi regulatorowej pomiędzy hepcydyną, peptydem syntetyzowanym głównie w hepatocytach oraz ferroportyną, białkiem transportującym żelazo z komórek. Funkcjonowanie tej osi zapewnia prawidłową dystrybucję i obrót żelaza między absorpcyjnymi enterocytami, makrofagami układu siateczkowo-śródbłonkowego oraz prekursorami czerwonych krwinek. Artykuł podsumowuje najważniejsze odkrycia z ostatnich 15 lat, które okazały się kluczowe dla zrozumienia homeostazy żelaza.