淡铁蛋白

本文关于蛋白及氧化酶及细胞方面的免费优秀学术论文范文，蛋白有关论文范文集,与淡铁蛋白相关毕业论文参考文献格式范文，对不知道怎么写蛋白论文范文课题研究的大学硕士、本科毕业论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料下载。

2010年江苏生物高考卷第34题以铁蛋白合成的调节为背景考查了转录和翻译过程,这道题的出现引起了广大教师和学生对铁蛋白的兴趣.而高中阶段的生物并未涉及铁蛋白的知识,下面对铁蛋白的相关知识作一个简单的介绍.

1　铁蛋白的分布

铁蛋白可溶于水、胞浆和血浆,在细胞内液和外液中均较稳定.铁蛋白在脾脏、肝脏、骨髓中含量最高,在其他组织、血清、血细胞中含量相对较少,双壳类动物(如合浦珠母贝)的外套膜、消化腺和肌肉中的含量比较高.细胞内的铁蛋白主要是存在于细胞质中,脊椎动物的线粒体和细胞核也含有少量铁蛋白.昆虫还能向外分泌铁蛋白.

2　铁蛋白的结构

不同来源(如人、马、牛蛙和细菌等)的铁蛋白在一级结构上差异很大(氨基酸序列相似性有时只达到14％),但都有相同的结构体系,都是由24个亚基以高度对称性方式组成的内空腔的蛋白壳,空心直径约为8 nm,外径12-13 nm,分子量为500 kDa,空腔中可积累多达4 500个铁原子.

不同生物铁蛋白的24个亚基相差也较大,在脊椎动物中,这24个亚基分为两种：H亚基(氧化酶活性位点)和L亚基(氧化酶非活性位点).H亚基含有一个氧化Fe2+的氧化中心,L亚基负责铁蛋白“空腔”的形成,它们在贮存铁和调节铁分布中起重要作用.在哺乳动物中,不同铁蛋白(H24L0、H22L2、HOL24)的H亚基和L亚基的比例不同,铁蛋白对金属的亲和力依赖于蛋白壳中这两个亚基的组成比例,这个比例在不同发育时期、不同组织、不同细胞是不同的,这就满足了各种细胞对铁的不同的需求.在牛蛙、鲑鱼、伯氏肩孔南极鱼和纽氏肩孔南极鱼等鱼的铁蛋白中还有第三种亚基――M亚基,牛蛙中重组M-铁蛋白比重组H－铁蛋白有更高的亚铁氧化酶活性,在伯氏肩孔南极鱼和纽氏肩孔南极鱼中只有H和M亚基,且亚基的组成具有组织特异性,脾脏中为M-均聚物,肝脏中为H／M杂聚物.昆虫分泌的铁蛋白的24个亚基共有4种,分子量分别为24 kDa、26 kDa、28 kDa、30 kDa.24kDa和26kDa亚基有相同的基因编码并且具有亚铁氧化酶活性,28 kDa亚基没有亚铁氧化酶活性位点且由不同的基因编码,30kDa亚基的序列还不清楚.

3　铁蛋白的功能

3.1　储存铁离子

铁蛋白可储存细胞中多余的铁,当外源可利用的铁不足时,铁蛋白可释放铁被细胞利用.铁蛋白储存铁分为4个步骤：Fe2+的进入及氧化、Fe3+的迁移、铁核形成以及铁核的增大,铁的氧化发生在蛋白壳中,将Fe2+绑定在亚铁氧化酶中心,Fe2+和氧反应生成了Fe3+,Fe3+移向空腔表面,继而成核,矿化形成铁核.当细胞缺铁时,铁蛋白中的Fe3+被还原为Fe2+,Fe2+与运铁蛋白结合,被氧化为Fe3+再运至需要代谢的场所,其过程可用图1表示.

过量铁有“毒”的原因是：过量的二价铁与过氧化氢反应产生活性自由基(Fe3++H2O2→Fe3+OH-+HO),引起蛋白质、脂肪、DNA的氧化,从而引起细胞损伤甚至死亡.而铁蛋白可以在有氧条件下与二价铁离子反应,将铁离子螯合在内部的空心结构中,抑制了铁的氧化反应,减少自由基的产生,从而保护细胞不受铁过量引起的氧化损害.铁过量导致了肝脏的损害,主要是因为过量铁增加了细胞膜脂肪的氧化,而由此引起的保护效应,即是细胞增加了铁蛋白的合成,并以无毒的形式来沉积大量的铁.

3.3　其他作用

铁蛋白不仅是主要的铁调节蛋白,而且在其他方面也有重要作用,可作为应激反应时的反应蛋白,对粒细胞和巨噬细胞产生过程起到调节作用,对骨髓起源细胞有抑制作用,具有抑制造血系统细胞增生和淋巴细胞增殖的作用.

4　铁蛋白合成的调控

4.1　翻译水平的调节

铁调控蛋白(IRP)和铁反应元件(IRE)相互作用的铁依赖性调节体制是调节铁蛋白表达的典型体系.铁反应元件是位于铁蛋白5’非翻译区的一个特定序列,它与铁调节蛋白有很高的亲和力,IRE／IRP复合物的形成阻止了核糖体的组装和翻译,IRE与IRP的结合受细胞中游离铁浓度的调节,当细胞内铁离子浓度较低时,IRP／IRE阻止了核糖体组装,从而抑制了铁蛋白的翻译；当铁离子浓度升高时,IRP／IRE减少,从而增强了铁蛋白的翻译,IRE／IRP体系同时调节H-亚基和L-亚基.

4.2　转录水平的调节

铁调节铁蛋白的生物合成主要是在翻译水平,但是也会在转录水平上调节铁蛋白的表达.如给雄性大鼠喂食含过量铁的饲料,其肝脏中的铁蛋白H-亚基mRNA及其单体蛋白分别是正常组的8倍和2倍；在大鼠的腹腔中注射0.5 mL柠檬酸铁铵溶液(10 mg／mL)后,肝脏中的L-链mRNA增加了2倍；对罗氏沼虾进行肌肉注射FeCl3溶液,3 h后,肌肉中铁蛋白mRNA增加了61倍,卵巢中铁蛋白mRNA增加近4倍,24h后,心脏铁蛋白mRNA增加了8倍,且48 h内一直维持在较高水平.以上这些实例都说明了铁也会在转录水平上调节铁蛋白的表达,但具体调控机制仍在进一步的研究中.

4.3　其他因素对铁蛋白基因表达的调控

除了铁离子对铁蛋白的合成有调节作用之外,还有许多因素调节着铁蛋白的合成,如氧化应激、其他的金属离子、细胞因子、NO等都影响铁蛋白基因的表达.氧化应激可直接调节铁蛋白基因表达；Zn2+、Cd2+能调节铁蛋白mRNA的合成；白细胞介素IL-1(急性反应因子)会优先调节H-亚基的合成,提高了H：L亚基的比例；NO通过作用于胞浆中的IRP,调节IRP与IRE的亲和性实现铁蛋白合成的调节,当NO合成增加时,活化IRP,使之与IRE结合,降低铁蛋白的合成,导致细胞内铁浓度上升；氧化亚氮(NO+)会引起IRP2的降解,从而导致铁蛋白合成增加.

5　铁蛋白的临床意义

男性铁蛋白的正常值约为80～130 μg／L,女性铁蛋白的正常值约为35～55 gg／L.当机体内环境出现紊乱或机体出现某些病变后,铁蛋白的量会发生明显的变化,医学常用铁蛋白的量变来诊断慢性失血、隐性缺铁患者、肝损伤和肝肿瘤病人等.