IJzer is essentieel voor het functioneren van cellen, maar overtollig ijzer kan cellen beschadigen. Overeenkomstig, cellen hebben geavanceerde moleculaire mechanismen om constant ijzerniveaus te detecteren en aan te passen. Aandoeningen van het cellulaire ijzermetabolisme beïnvloeden, volgens sommige schattingen, meer dan een derde van de wereldbevolking. Naast bekende aandoeningen zoals bloedarmoede, veroorzaakt door een algeheel onvoldoende ijzergehalte in het menselijk lichaam, ijzertekort kan de hersenfunctie bij jongeren aantasten en de spierkracht bij volwassenen verminderen. IJzer kan ontregeld zijn op het niveau van individuele cellen bij neurologische aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson, en een verstoord ijzermetabolisme draagt ​​bij aan aangeboren aandoeningen zoals ataxie van Friedrich.

Onderzoekers van de afdeling Voedingswetenschappen van de Universiteit van Wisconsin hebben een nieuwe verbinding ontdekt in het netwerk van checks and balances die ten grondslag liggen aan de cellulaire ijzerregulatie. Het onderzoek zal worden gepubliceerd in het nummer van 22 september van de Tijdschrift voor biologische chemie .

Wanneer het ijzergehalte in menselijke en andere zoogdiercellen laag is, ijzer regulerende eiwitten, of IRP's, in actie komen. IRP's voorkomen dat ijzer dat cellen binnendringt niet goed wordt opgeborgen, waardoor de cel ijzer kan gebruiken om essentiële ijzerbevattende eiwitten te produceren. Als er teveel ijzer is, IRP's zijn inactief, wat leidt tot een verhoogde ijzeropslag, waardoor de potentiële toxiciteit ervan wordt verlaagd en het wordt gereserveerd voor wanneer de ijzerbeschikbaarheid wordt verminderd. Te veel of te weinig IRP-activiteit kan gevaarlijk zijn voor cellen.

De onderzoeksgroep van Richard Eisenstein aan de Universiteit van Wisconsin bestudeert wat de activiteit van IRP's regelt. Al decenia, men denkt dat de belangrijkste methode waarmee IRP-1 wordt geïnactiveerd, essentiële verbindingen omvat die ijzer-zwavelclusters worden genoemd. Als er voldoende ijzer in de cel is, een ijzer-zwavelcluster wordt in IRP-1 ingebracht, het inactiveren ervan. Dus, de activering of onderdrukking van IRP-1 is direct gerelateerd aan hoeveel ijzer beschikbaar is in de cel om ijzer-zwavelclusters te produceren.

Echter, er was enig bewijs van een andere methode waarmee IRP-1 kon worden gestopt wanneer het niet nodig was:namelijk, dat een eiwit genaamd FBXL5 moleculaire tags aan IRP-1 zou kunnen toevoegen om de cel te vertellen het eiwit helemaal af te breken.

"Het idee dat IRP1 ook wordt gereguleerd door eiwitafbraak was controversieel toen het voor het eerst werd ontdekt door anderen, "Zei Eisenstein. "Er is een geloof geweest dat IRP1 echt werd gereguleerd door dit ijzer-zwavelclustermechanisme, en dat het eiwitafbraakmechanisme niet zo belangrijk was."

Om te testen of dit het geval was, Het team van Eisenstein voerde experimenten uit waarbij ze de productie van ijzer-zwavelclusters onderdrukten. Zelfs toen de productie van ijzer-zwavelclusters werd verminderd, IRP-1-activiteit kan nog steeds worden onderdrukt. Het team bevestigde dat dit inderdaad te wijten was aan de activiteit van FBXL5. Dit ondersteunde het idee dat eiwitafbraak een back-upmechanisme was dat de IRP-1-actie verminderde in cellen met een hoog ijzergehalte.

De resultaten hebben implicaties voor het begrijpen hoe ijzer wordt waargenomen, gebruikt en gereguleerd in verschillende weefsels. Verschillende weefsels hebben verschillende niveaus van zuurstof, maar het productiesysteem van de ijzer-zwavelcluster functioneert het best bij een laag zuurstofgehalte, terwijl FBXL5 het best functioneert bij een hoog zuurstofgehalte. Daarom, deze twee systemen kunnen een wisselwerking hebben met het nemen van de leiding bij het beheersen van IRP-1 in verschillende delen van het lichaam. Omdat ijzer-zwavelclusters en FBXL5 veel verschillende belangrijke rollen spelen bij celgroei, deze balans tussen deze functies kan verschillende soorten cellen helpen bepalen hoe ze ijzer gebruiken.

"Ziekten van het ijzermetabolisme veroorzaakt door een dieet of door genetische verstoringen zijn grote problemen voor de volksgezondheid, ", zei Eisenstein. "Om dergelijke ziekten te bestrijden en effectieve behandelingen te ontwikkelen voor degenen die eraan lijden, het is essentieel om ijzergevoelige en ijzerregulerende routes te begrijpen."