Трансферрин - Transferrin
Трансферрин | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | |||||||||
Условное обозначение | Трансферрин | ||||||||
Pfam | PF00405 | ||||||||
ИнтерПро | IPR001156 | ||||||||
ПРОФИЛЬ | PDOC00182 | ||||||||
SCOP2 | 1lcf / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
|
Трансферрины являются гликопротеины найдены в позвоночных , которые связываются с и , следовательно , опосредуют перенос Iron (Fe) через плазму крови . Они вырабатываются в печени и содержат сайты связывания для двух ионов Fe 3+ . Человеческого трансферрина кодируется TF гена , и получают в виде 76 кДа гликопротеина.
Гликопротеины трансферрина связывают железо прочно, но обратимо. Хотя железо, связанное с трансферрином, составляет менее 0,1% (4 мг) от общего количества железа в организме, оно образует наиболее важный пул железа с самой высокой скоростью обмена (25 мг / 24 ч). Трансферрин имеет молекулярную массу около 80 кДа и содержит два специфических высокоаффинных сайта связывания Fe (III) . Сродство трансферрина к Fe (III) чрезвычайно велико ( константа ассоциации составляет 10 20 M -1 при pH 7,4), но постепенно снижается с уменьшением pH ниже нейтрального. Трансферрины связываются не только с железом, но и с ионами различных металлов. Эти гликопротеины находятся в различных жидкостях организма позвоночных. У некоторых беспозвоночных есть белки, которые действуют как трансферрин, обнаруженный в гемолимфе .
Когда трансферрин не связан с железом, он известен как «апотрансферрин» (см. Также апопротеин ).
Возникновение и функция
Трансферрины - это гликопротеины, которые часто встречаются в биологических жидкостях позвоночных. Когда белок трансферрина, содержащий железо, встречается с рецептором трансферрина на поверхности клетки , например, с предшественниками эритроидов в костном мозге, он связывается с ним и транспортируется в клетку в везикуле посредством рецептор-опосредованного эндоцитоза . PH везикулы снижается ионно-водородными насосами ( H+
АТФазы ) примерно до 5,5, в результате чего трансферрин высвобождает ионы железа. Скорость высвобождения железа зависит от нескольких факторов, включая уровень pH, взаимодействие между долями, температуру, соль и хелатор. Рецептор с трансферином, связанным с лигандом , затем транспортируется через эндоцитарный цикл обратно на поверхность клетки, готовый к следующему циклу поглощения железа. Каждая молекула трансферрина обладает способностью переносить два иона железа в форме трехвалентного железа ( Fe3+
).
Люди и другие млекопитающие
Печени являются основным местом синтеза трансферрина , но и других тканей и органов, включая головной мозг, также производит трансферрин. Основной источник секреции трансферрина в головном мозге является сосудистым сплетением в желудочковой системе . Основная роль трансферрина заключается в доставке железа из центров абсорбции в двенадцатиперстной кишке и макрофагов лейкоцитов во все ткани. Трансферрин играет ключевую роль в областях, где происходит эритропоэз и активное деление клеток. Рецептор помогает поддерживать гомеостаз железа в клетках, контролируя концентрацию железа.
Ген , кодирующий трансферрина в организме человека находится в хромосоме полосе 3q21.
Медицинские работники могут проверять уровень трансферрина в сыворотке при дефиците железа и при нарушениях, связанных с перегрузкой железом, таких как гемохроматоз .
Другие виды
Дрозофилы имеют три гена трансферрина и являются очень расходящимся от всех других моделей кладов, Ciona Intestinalis один, Danio rerio имеет три сильно расходится друг от друга, какделает Бурый Скалозуб и Xenopus tropicalis и Gallus Gallus ,то время как Monodelphis Domestica имеет две расходящихся ортолог , и Mus musculus имеет два относительно близких и еще один далекий ортолог. Данные о родстве и ортологии / паралогии также доступны для Dictyostelium discoideum , Arabidopsis thaliana и Pseudomonas aeruginosa .
Состав
У человека трансферрин состоит из полипептидной цепи, содержащей 679 аминокислот и двух углеводных цепей. Белок состоит из альфа-спиралей и бета-листов, которые образуют два домена . N- и C-концевые последовательности представлены глобулярными долями, а между двумя долями находится сайт связывания железа.
Эти аминокислоты , которые связывают ион железа к трансферрину одинаковы для оба доли; два тирозина , один гистидин и одна аспарагиновая кислота . Для связывания иона железа требуется анион , предпочтительно карбонат ( CO2-
3).
Трансферрин также имеет рецептор трансферрина, связанный с железом ; это гомодимер с дисульфидной связью . У человека каждый мономер состоит из 760 аминокислот. Он обеспечивает связывание лиганда с трансферрином, поскольку каждый мономер может связываться с одним или двумя атомами железа. Каждый мономер состоит из трех доменов: протеазного, спирального и апикального. Форма рецептора трансферрина напоминает бабочку из-за пересечения трех четко очерченных доменов. Два основных рецептора трансферрина, обнаруженные у людей, обозначаются как рецептор трансферрина 1 (TfR1) и рецептор трансферрина 2 (TfR2). Хотя оба они похожи по структуре, TfR1 может специфически связываться только с TF человека, где TfR2 также обладает способностью взаимодействовать с TF крупного рогатого скота .
Иммунная система
Трансферрин также связан с врожденной иммунной системой . Он находится в слизистой оболочке и связывает железо, создавая таким образом среду с низким содержанием свободного железа, которая препятствует выживанию бактерий в процессе, называемом удержанием железа. Уровень трансферрина снижается при воспалении.
Роль в болезни
Повышенный уровень трансферрина в плазме часто наблюдается у пациентов, страдающих железодефицитной анемией , во время беременности и при использовании оральных контрацептивов, что отражает увеличение экспрессии белка трансферрина. Когда уровни трансферрина в плазме повышаются, происходит реципрокное снижение процента насыщения трансферрина железом и соответствующее увеличение общей связывающей способности железа в состояниях дефицита железа. Снижение трансферрина в плазме может происходить при заболеваниях, связанных с перегрузкой железом, и недостаточным питанием белков. Отсутствие трансферрина является результатом редкого генетического заболевания, известного как атрансферринемия , состояния, характеризующегося анемией и гемосидерозом в сердце и печени, которое приводит к сердечной недостаточности и многим другим осложнениям.
Исследования показывают, что насыщение трансферрина (концентрация железа в сыворотке ÷ общая железосвязывающая способность) более 60 процентов у мужчин и более 50 процентов у женщин выявляет нарушение метаболизма железа (наследственный гемохроматоз, гетерозиготы и гомозиготы) примерно с 95-процентной точностью. Это открытие помогает в ранней диагностике наследственного гемохроматоза, особенно пока уровень ферритина в сыворотке остается низким. Удерживаемое железо при наследственном гемохроматозе в основном откладывается в паренхиматозных клетках, а накопление ретикулоэндотелиальных клеток происходит на очень поздних стадиях заболевания. Это контрастирует с трансфузионной перегрузкой железом, при которой отложение железа происходит сначала в ретикулоэндотелиальных клетках, а затем в паренхимных клетках. Это объясняет, почему уровни ферритина остаются относительно низкими при наследственном гемохроматозе, в то время как насыщение трансферрина высоким.
Было показано, что трансферрин и его рецептор уменьшают количество опухолевых клеток, когда рецептор используется для привлечения антител .
Трансферрин и наномедицина
Многие лекарственные препараты при лечении не проходят через гематоэнцефалический барьер, что приводит к плохому проникновению в области мозга. Гликопротеины трансферрина способны преодолевать гематоэнцефалический барьер посредством опосредованного рецепторами транспорта для специфических рецепторов трансферрина, обнаруженных в эндотелиальных клетках капилляров головного мозга. Предполагается, что благодаря этой функциональности наночастицы, действующие как переносчики лекарств, связанные с гликопротеинами трансферрина, могут проникать через гематоэнцефалический барьер, позволяя этим веществам достигать пораженных клеток головного мозга. Достижения в области наночастиц, конъюгированных с трансферрином, могут привести к неинвазивному распределению лекарств в головном мозге с потенциальными терапевтическими последствиями целевых заболеваний центральной нервной системы (ЦНС) (например, болезни Альцгеймера или Паркинсона ).
Прочие эффекты
Трансферрин с дефицитом углеводов увеличивается в крови при большом потреблении этанола, и его можно контролировать с помощью лабораторных исследований.
Трансферрин является белком острой фазы и, как видно, уменьшает воспаление, рак и некоторые заболевания (в отличие от других белков острой фазы, например, С-реактивного белка, количество которых увеличивается в случае острого воспаления).
Патология
Атрансферринемия связана с дефицитом трансферрина.
При нефротическом синдроме потеря трансферрина с мочой вместе с другими белками сыворотки, такими как тироксин-связывающий глобулин, гаммаглобулин и антитромбин III, может проявляться как железо-резистентная микроцитарная анемия .
Референсные диапазоны
Примерный диапазон для трансферрина составляет 204–360 мг / дл. Результаты лабораторных тестов всегда следует интерпретировать с использованием эталонного диапазона, предоставленного лабораторией, проводившей тест.
Высокий уровень трансферрина может указывать на железодефицитную анемию . Уровни сывороточного железа и общей железосвязывающей способности (TIBC) используются вместе с трансферрином для определения любых отклонений. См. Интерпретацию TIBC . Низкий уровень трансферрина, вероятно, указывает на недоедание .
Взаимодействия
Было показано, что трансферрин взаимодействует с инсулиноподобным фактором роста 2 и IGFBP3 . Регуляция транскрипции трансферрина активируется ретиноевой кислотой .
Родственные белки
Члены этого семейства включают серотрансферрин крови (или сидерофилин, обычно называемый просто трансферрином); лактотрансферрин (лактоферрин); трансферрин молока; овотрансферрин яичного белка (кональбумин); и ассоциированный с мембраной меланотрансферрин .
Смотрите также
- Бета-2 трансферрин
- Рецептор трансферрина
- Общая железосвязывающая способность
- Насыщение трансферрина
- Ферритин
- Фитотрансферрин
- Атрансферринемия
- Гипотрансферринемия
- Мутация гена HFE H63D
использованная литература
дальнейшее чтение
- Хершбергер С.Л., Ларсон Дж.Л., Арнольд Б., Ростек П.Р., Уильямс П., ДеХофф Б. и др. (Декабрь 1991 г.). «Клонированный ген трансферрина человека». Летопись Нью-Йоркской академии наук . 646 (1): 140–54. Bibcode : 1991NYASA.646..140H . DOI : 10.1111 / j.1749-6632.1991.tb18573.x . PMID 1809186 . S2CID 19519911 .
- Bowman BH, Ян FM, Адриан GS (1989). Трансферрин: эволюция и генетическая регуляция экспрессии . Успехи в генетике. 25 . С. 1–38. DOI : 10.1016 / S0065-2660 (08) 60457-5 . ISBN 9780120176250. PMID 3057819 .
- Парккинен Дж., Фон Бонсдорф Л., Эбелинг Ф., Зальштедт Л. (август 2002 г.). «Функция и терапевтическое развитие апотрансферрина». Vox Sanguinis . 83 Дополнение 1 (Дополнение 1): 321–6. DOI : 10.1111 / j.1423-0410.2002.tb05327.x . PMID 12617162 . S2CID 5876134 .
внешние ссылки
- Трансферрин в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
- Обзор всей структурной информации, доступной в PDB для UniProt : P02787 (Серотрансферрин) в PDBe-KB .