Elucidation of the intracellular molecular mechanisms of iron trafficking in intestinal epithelial cells

阐明肠上皮细胞铁运输的细胞内分子机制

• 批准号: 21K05281
• 负责人: 澤井 仁美
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Nagasaki University (2022)University of Hyogo (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05281/
• 关键词: 鉄イオンの細胞内動態; 鉄輸送タンパク質; 鉄貯蔵タンパク質; 細胞内鉄動態; 鉄シャペロン; 鉄代謝; 鉄イオン輸送; 腸管モデル細胞

生体内の「鉄」は、呼吸により取り込まれた酸素の運搬貯蔵・エネルギー生産・遺伝子などの重要物質の合成・毒素の分解などに関与するため、必須の微量金属元素である。しかし、過剰に蓄積された鉄は活性酸素の発生源となるため、生体内の鉄濃度は厳密に制御されている。ヒトなどのほ乳類には、制御可能な鉄の排出経路がないため、鉄の吸収調節が生体内鉄濃度の維持に最も重要なステップとなる。通常、ヒトは十二指腸（小腸上部）の柔毛を形成する粘膜上皮細胞で鉄を吸収することが唯一の鉄獲得手段となっている。この細胞に取り込まれた鉄イオンは、細胞内鉄輸送タンパク質PCBPに結合し、鉄貯蔵タンパク質フェリチンへと運ばれるか、毛細血管側に放出されて血清タンパク質に結合し血流にのって全身を巡る。このようにして、様々なタンパク質を仲介することにより反応性の高い二価鉄イオンが細胞内を安全に輸送される。これらのタンパク質の機能不全により鉄代謝のバランスが崩れると、鉄欠乏あるいは鉄過剰となり生命維持に危険をもたらすことが知られている。しかし、腸管上皮細胞内に取り込まれた鉄イオンが安全かつ効率よく輸送されるメカニズムは分子論的な理解が進んでおらず不明な点が多く残されている。本研究ではPCBPを中心に細胞内鉄輸送の分子機序の解明を目指している。令和4年度はヒト由来PCBPの組換えタンパク質を用いて、鉄イオンの結合特性の検討や鉄イオンの結合に伴う立体構造変化を解明することを目標として研究を進め、鉄イオンの結合解離に伴うタンパク質の会合状態の変化を明らかにした。

Iron in the body, respiration, transportation, storage, production, synthesis of important substances, decomposition of toxins, essential trace metal elements The accumulation of iron and the production of active acids are closely controlled by the concentration of iron in the organism. The most important factor for iron absorption regulation is the maintenance of iron concentration in organisms. Usually, the mucosal epithelial cells that form the fur in the duodenum (upper part of the small intestine) absorb iron, which is the only means of obtaining iron. These cells contain iron, intracellular iron transport, plasma PCBP binding, iron storage, plasma PCBP binding, capillary release, serum PCBP binding, blood flow and systemic circulation. This is a safe way to transport iron into cells. The iron metabolism is not functioning properly, and the iron deficiency is critical for life support. In addition, in the intestinal epithelial cells, there are many problems in the understanding of molecular theory. This study aims to elucidate the molecular mechanism of intracellular iron transport in PCBP. In the fourth year of this year, the origin of PCBP is the use of iron and iron in combination with the three-dimensional structure of PCBP. The purpose of this study is to advance the study of iron and iron in combination with the dissociation of PCBP.

项目成果

腸管における鉄栄養の吸収輸送という現象を多様な分子の相互作用として捉えて精密に理解する研究

通过了解各种分子的相互作用，精确了解肠道中铁营养物质的吸收和运输现象的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 竹本理恵;梅本裕介;長房すずか;高橋昭久;井尻憲一;大槻高史;渡邉和則;由里 拓也・中村 光伸・高田 忠雄;澤井仁美
• 通讯作者: 澤井仁美

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研究地图

Heme Controls the Structural Rearrangement of Its Sensor Protein Mediating the Survival of Hemolytic Bacteria.

血红素控制其传感器蛋白的结构重排，介导溶血细菌的存活。

• 发表时间: 2022
• 作者: 笠原隆継;Pradipta Ambara R;田中克典;Hitomi Sawai
• 通讯作者: Hitomi Sawai

ヘムタンパク質の科学

血红素蛋白科学

• 发表时间: 2022
• 作者: 城 宜嗣;青野 重利;齋藤 正男
• 通讯作者: 齋藤 正男

Structural basis for the multifunctionality of the heme-responsive sensor protein for heme detoxification in hemolytic bacteria.

溶血细菌中血红素解毒的血红素反应传感器蛋白多功能性的结构基础。

• 发表时间: 2021
• 作者: Keiko Maki;Md Saddam Hossain;Takahiro Tanaka;Yoichi Takeda;Kazuyoshi Takagi;Mamoru Wakayama;S. Takahashi;Pradipta Ambara R.;Hitomi Sawai
• 通讯作者: Hitomi Sawai