Elemento de resposta ao ferro

En bioloxía molecular, o elemento de resposta ao ferro, elemento que responde ao ferro ou elemento sensible ao ferro, abreviado como IRE (do inglés Iron response element ou Iron-responsive element) é un segmento de certos ARNm con estrutura de talo-bucle que se une ás proteínas que responden ao ferro (IRPs, ou IRE-BP ou IRBP). Os IREs atópanse nas rexións non traducidas ou UTR de varios ARNms que codifican produtos implicados no metabolismo do ferro. Por exemplo, O ARNm da proteína ferritina (unha proteína que almacena ferro) contén un IRE no seu segmento 5' UTR. Cando a concentración de ferro é baixa, as IRPs únense ao IRE do ARNm da ferritina facendo que se reduza a frecuencia de tradución. Polo contrario, a unión a múltiples IREs da rexión 3' UTR do receptor da transferrina (implicado na captación de ferro) dá lugar a un incremento da estabilidade do ARNm.

Non confundir con Sitio de entrada ao ribosoma interno ou IRES.

Representación tridimensional do elemento de resposta ao ferro (IRE). Trátase do IRE do ARNm da ferritina dunha ra en complexo co IRE de coello, procedente do Protein Data Bank entrada 2IPY.^[1]

Estrutura secundaria predita e conservación de secuencia dun IRE.

Regulación do metabolismo do ferro polas IRE-BP.

O comportamento das distintas proteínas de resposta ao ferro (IRPs) é diferente. En condicións de niveis elevados de ferro no organismo humano, a IRP1 únese a un complexo de ferro e adopta unha conformación de aconitase que non permite a unión ao IRE. Polo contrario, a IRP2 degrádase cando hai altos niveis de ferro.^[2] Hai variación na afinidade entre distintas IREs e diferentes IRPs.^[3] Algúns IREs poden tamén ser afectados por un splicing alternativo.

Os IREs atópanse en diversos grupos taxonómicos excepto en plantas e bacterias.^[4][5]

Estrutura

Os IREs son forquitas cun bucle terminal constante e talos con bases apareadas interrompidos por un bucle/avultamento interno (no ARNm da ferritina) ou por un avultamento C (na m-aconitase, no receptor da transferrina)^[6]. A hélice superior dos IREs coñecidos mostra unha maior conservación da estrutura comparada coa da hélice inferior. As bases que compoñen as hélices son variables. A C do avultamento de metade do talo é unha característica moi distintiva (aínda que se viu nesa posición unha G no IRE da ferritina da lagosta de mar).^[7] O bucle apical dos IREs coñecidos consiste nun triplete AGA ou AGU. Este está apertado por unhas G-C apareadas e hai ademais un U, C ou A que forman un avultamento na hélice superior. A estrutura cristalina e datos de resonancia magnética nuclear (NMR) mostran a presenza dun U que forma un avultamento no talo inferior do IRE da ferritina.^[1][8] Isto está en consonancia coa estrutura secundaria predita. Nos IREs de moitos outros ARNm non hai datos que apoien a existencia deste U formando un avultamento. En consecuencia, creáronse dous modelos RFAM ^[9] para o IRE, un cun U avultado e outro sen el.

Exemplos

Entre os xenes que conteñen IREs están o FTH1,^[10] o FTL,^[11] o TFRC,^[12] o ALAS2,^[13] o Sdhb,^[14] o AC02,^[15] o Hao1,^[16] o SLC11A2,^[3] o NDUFS1,^[17] o Slc40a1 ^[18] o CDC42BPA,^[19] o CDC14A,^[20] e o EPAS1.^[21] Moitos destes xenes teñen papeis directos e claros no metabolismo do ferro. Outros mostran unha conexión menos obvia. O xene ACO2 codifica unha isomerase que cataliza a isomerizción reversible do citrato e isocitrato.^[22] O xene EPAS1 codifica un factor de transcrición implicado nas rutas de detección de oxíxeno por medio da indución de xenes regulados polo oxíxeno en condicións de baixos niveis de oxíxeno.^[23] O xene CDC42BPA codifica unha quinase cun papel na reorganización do citoesqueleto.^[24] O xene CDC14A codifica unha fosfatase de especificidade dual implicada no control do ciclo celular^[25] e tamén interacciona cos cromosomas na interfase.^[26]