Структура белка-переносчика железа раскрыта

Впервые определена трёхмерная структура белка, необходимого для импорта железа в клетки. Биохимики из Цюрихского университета проложили путь к лучшему пониманию метаболизма железа. Результаты также дают основу для новых подходов к лечению связанных с железом метаболических заболеваний.

Железо — самый распространённый микроэлемент в организме человека. Как кофактор определённых белков, оно играет важнейшую роль в транспорте кислорода и метаболизме. Из-за огромной важности железа для множества клеточных процессов и вреда, причиняемого его неконтролируемым накоплением в организме, его поглощение и хранение строго регулируется. У млекопитающих железо импортируется в клетки мембранным транспортным белком DMT1. Мутации в DMT1, влияющие на его транспортные свойства, приводят к метаболическим нарушениям, связанным с железом, таким как анемия и болезнь накопления железа — гемохроматоз.

Инес Эрнсторфер, аспирантка в группе профессора Раймунда Дутцлера на кафедре биохимии Цюрихского университета, и её коллеги определили первую структуру белка-переносчика железа. Их работа была опубликована в научном журнале Nature Structural and Molecular Biology. На основе этих результатов исследователи смогли объяснить, почему DMT1 связывает двухвалентные ионы металлов железа и марганца (Fe2+ и Mn2+), но не кальция (Ca2+) — несмотря на то, что последний присутствует в организме в на несколько порядков больших количествах.

Молекулярная основа селективного транспорта ионов

Чтобы раскрыть структурную основу этой ионной селективности, Инес Эрнсторфер определила структуру близкого бактериального гомолога DMT1 методом рентгеновской кристаллографии. Транспортный белок содержит сайт связывания ионов, расположенный в центре мембраны и состоящий из консервативных аминокислот. «Одна из этих аминокислот, метионин, взаимодействует только с ионами переходных металлов, но не с Ca2+», — объясняет Эрнсторфер. Исследование также показывает, что мутации в сайте связывания ослабляют связывание ионов и транспорт как у бактериального гомолога, так и у человеческого DMT1.

«Таким образом, результаты раскрывают, как ионы переходных металлов, такие как железо, селективно транспортируются через мембрану, и дают основу для разработки специфических ингибиторов DMT1 для лечения болезней накопления железа», — говорит исследователь. Проект финансировался Швейцарским национальным научным фондом через Национальный центр компетенций в исследованиях (NCCR) TransCure.