Il ferro è essenziale per il funzionamento delle cellule, ma l'eccesso di ferro può danneggiare le cellule. Di conseguenza, le cellule hanno meccanismi molecolari sofisticati per rilevare e regolare costantemente i livelli di ferro. Disturbi del metabolismo cellulare del ferro colpiscono, da alcune stime, più di un terzo della popolazione mondiale. Oltre a disturbi ben noti come l'anemia, causato da livelli complessivamente insufficienti di ferro nel corpo umano, la carenza di ferro può compromettere la funzione cerebrale nei giovani e ridurre la forza muscolare negli adulti. Il ferro può essere disregolato a livello delle singole cellule nei disturbi neurologici come il morbo di Parkinson, e il metabolismo disordinato del ferro contribuisce a condizioni congenite come l'atassia di Friedrich.

I ricercatori del dipartimento di Scienze della nutrizione dell'Università del Wisconsin hanno scoperto una nuova connessione nella rete di controlli ed equilibri alla base della regolazione del ferro cellulare. La ricerca sarà pubblicata nel numero del 22 settembre del Journal of Biological Chemistry .

Quando i livelli di ferro nelle cellule umane e di altri mammiferi sono bassi, proteine ​​regolatrici del ferro, o IRP, balzare in azione. Gli IRP impediscono che il ferro che entra nelle cellule venga immagazzinato in modo improprio, permettendo alla cellula di utilizzare il ferro per produrre proteine ​​essenziali contenenti ferro. Quando c'è un eccesso di ferro, Gli IRP sono inattivi, portando ad un aumento dell'accumulo di ferro, riducendo così la sua potenziale tossicità e riservandolo per quando la disponibilità di ferro è ridotta. Troppa o troppo poca attività IRP può essere pericolosa per le cellule.

Il gruppo di ricerca di Richard Eisenstein presso l'Università del Wisconsin studia cosa controlla l'attività degli IRP. Per decenni, si è pensato che il metodo principale con cui l'IRP-1 viene inattivato coinvolga composti essenziali chiamati cluster ferro-zolfo. Quando c'è abbastanza ferro nella cellula, un cluster ferro-zolfo è inserito in IRP-1, inattivandolo. Così, l'attivazione o la soppressione di IRP-1 è direttamente correlata alla quantità di ferro disponibile nella cellula per produrre cluster ferro-zolfo.

Però, c'erano alcune prove di un altro metodo con cui l'IRP-1 poteva essere fermato quando non era necessario:vale a dire, che una proteina chiamata FBXL5 potrebbe aggiungere tag molecolari all'IRP-1 per dire alla cellula di degradare del tutto la proteina.

"L'idea che l'IRP1 sia anche regolata dalla degradazione delle proteine ​​era controversa quando fu scoperta per la prima volta da altri, " ha detto Eisenstein. "C'è stata la convinzione che l'IRP1 fosse davvero regolato da questo meccanismo di cluster ferro-zolfo, e che il meccanismo di degradazione delle proteine ​​non era così importante".

Per verificare se fosse così, Il team di Eisenstein ha eseguito esperimenti in cui ha soppresso la produzione di cluster ferro-zolfo. Anche quando la produzione di cluster ferro-zolfo è stata ridotta, L'attività dell'IRP-1 potrebbe ancora essere soppressa. Il team ha confermato che ciò era effettivamente dovuto all'attività di FBXL5. Ciò ha sostenuto l'idea che la degradazione delle proteine ​​fosse un meccanismo di backup che riduceva l'azione dell'IRP-1 nelle cellule con un alto contenuto di ferro.

I risultati hanno implicazioni per capire come viene rilevato il ferro, utilizzato e regolato in diversi tessuti. Diversi tessuti hanno diversi livelli di ossigeno, ma il sistema di produzione di cluster ferro-zolfo funziona meglio con bassi livelli di ossigeno mentre FBXL5 funziona meglio con alti livelli di ossigeno. Perciò, questi due sistemi possono scambiare l'iniziativa nel controllare l'IRP-1 in diverse parti del corpo. Poiché i cluster ferro-zolfo e FBXL5 svolgono molti ruoli importanti diversi nella crescita cellulare, questo equilibrio tra queste funzioni potrebbe aiutare diversi tipi di cellule a controllare come utilizzano il ferro.

"Le malattie del metabolismo del ferro causate dalla dieta o da perturbazioni genetiche sono importanti problemi di salute pubblica, " Ha detto Eisenstein. "Per combattere tali malattie e sviluppare trattamenti efficaci per coloro che ne sono afflitti, è essenziale comprendere i percorsi di rilevamento del ferro e di regolazione del ferro".