O ferro é essencial para o funcionamento das células, mas o excesso de ferro pode danificar as células. De acordo, as células possuem mecanismos moleculares sofisticados para detectar e ajustar constantemente os níveis de ferro. Distúrbios do metabolismo celular do ferro afetam, por algumas estimativas, mais de um terço da população mundial. Além de doenças conhecidas como anemia, causado por níveis gerais insuficientes de ferro no corpo humano, a deficiência de ferro pode prejudicar a função cerebral em jovens e reduzir a força muscular em adultos. O ferro pode ser desregulado ao nível das células individuais em distúrbios neurológicos, como a doença de Parkinson, e o metabolismo desordenado do ferro contribui para doenças congênitas, como a ataxia de Friedrich.
Pesquisadores do departamento de Ciências Nutricionais da Universidade de Wisconsin descobriram uma nova conexão na rede de freios e contrapesos subjacente à regulação do ferro celular. A pesquisa será publicada na edição de 22 de setembro da Journal of Biological Chemistry .
Quando os níveis de ferro em células humanas e de outros mamíferos estão baixos, proteínas reguladoras de ferro, ou IRPs, entrar em ação. Os IRPs impedem que o ferro que entra nas células seja armazenado de forma inadequada, permitindo que a célula use ferro para produzir proteínas essenciais que contêm ferro. Quando há excesso de ferro, IRPs são inativos, levando ao aumento do armazenamento de ferro, reduzindo assim sua toxicidade potencial e reservando-o para quando a disponibilidade de ferro for reduzida. Muita ou pouca atividade IRP pode ser perigosa para as células.
O grupo de pesquisa de Richard Eisenstein na Universidade de Wisconsin estuda o que controla a atividade dos IRPs. Por décadas, pensa-se que o principal método pelo qual o IRP-1 é inativado envolve compostos essenciais chamados aglomerados de ferro-enxofre. Quando há ferro suficiente na célula, um cluster ferro-enxofre é inserido no IRP-1, inativando-o. Assim, a ativação ou supressão do IRP-1 está diretamente relacionada à quantidade de ferro disponível na célula para produzir aglomerados de ferro-enxofre.
Contudo, havia alguma evidência de outro método pelo qual o IRP-1 poderia ser interrompido quando não era necessário:a saber, que uma proteína chamada FBXL5 poderia adicionar marcadores moleculares ao IRP-1 para dizer à célula para degradar a proteína por completo.
"A ideia de que o IRP1 também é regulado pela degradação de proteínas foi controversa quando foi descoberta por outros, "Eisenstein disse." Há uma crença de que IRP1 foi realmente regulado por este mecanismo de aglomerado ferro-enxofre, e que o mecanismo de degradação da proteína não era tão importante. "
Para testar se esse era o caso, A equipe de Eisenstein realizou experimentos nos quais suprimiu a produção de aglomerados de ferro-enxofre. Mesmo quando a produção de aglomerados de ferro-enxofre foi reduzida, A atividade do IRP-1 ainda pode ser suprimida. A equipe confirmou que isso foi de fato devido à atividade de FBXL5. Isso apoiou a ideia de que a degradação da proteína era um mecanismo de backup que reduzia a ação do IRP-1 em células com alto teor de ferro.
Os resultados têm implicações para a compreensão de como o ferro é detectado, utilizado e regulado em diferentes tecidos. Tecidos diferentes têm níveis diferentes de oxigênio, mas o sistema de produção de aglomerado de ferro-enxofre funciona melhor com baixo teor de oxigênio, enquanto o FBXL5 funciona melhor com alto teor de oxigênio. Portanto, esses dois sistemas podem assumir a liderança no controle do IRP-1 em diferentes partes do corpo. Como os aglomerados de ferro-enxofre e FBXL5 desempenham muitos papéis importantes diferentes no crescimento celular, esse equilíbrio entre essas funções pode ajudar diferentes tipos de células a controlar como utilizam o ferro.
"Doenças do metabolismo do ferro causadas pela dieta ou por perturbações genéticas são importantes problemas de saúde pública, "Disse Eisenstein." Para combater essas doenças e desenvolver tratamentos eficazes para aqueles que sofrem delas, é essencial compreender as vias de detecção e regulação do ferro. "
