Le fer est essentiel au fonctionnement des cellules, mais l'excès de fer peut endommager les cellules. Par conséquent, les cellules ont des mécanismes moléculaires sophistiqués pour détecter et ajuster en permanence les niveaux de fer. Les troubles du métabolisme cellulaire du fer affectent, selon certaines estimations, plus d'un tiers de la population mondiale. En plus des troubles bien connus comme l'anémie, causée par des niveaux globalement insuffisants de fer dans le corps humain, la carence en fer peut altérer le fonctionnement du cerveau chez les jeunes et réduire la force musculaire chez les adultes. Le fer peut être dérégulé au niveau des cellules individuelles dans les troubles neurologiques tels que la maladie de Parkinson, et le métabolisme désordonné du fer contribue à des affections congénitales telles que l'ataxie de Friedrich.
Des chercheurs du département des sciences de la nutrition de l'Université du Wisconsin ont découvert une nouvelle connexion dans le réseau de freins et contrepoids sous-jacents à la régulation du fer cellulaire. La recherche sera publiée dans le numéro du 22 septembre de la Journal de chimie biologique .
Lorsque les niveaux de fer dans les cellules humaines et autres mammifères sont faibles, protéines régulatrices du fer, ou IRP, passer à l'action. Les IRP empêchent le fer qui pénètre dans les cellules d'être mal stocké, permettant à la cellule d'utiliser le fer pour produire des protéines essentielles contenant du fer. Lorsqu'il y a un excès de fer, Les IRP sont inactifs, conduisant à un stockage accru du fer, réduisant ainsi sa toxicité potentielle et le réservant lorsque la disponibilité du fer est réduite. Trop ou trop peu d'activité IRP peut être dangereuse pour les cellules.
Le groupe de recherche de Richard Eisenstein à l'Université du Wisconsin étudie ce qui contrôle l'activité des IRP. Depuis des décennies, on pense que la principale méthode par laquelle IRP-1 est inactivée implique des composés essentiels appelés amas fer-soufre. Lorsqu'il y a suffisamment de fer dans la cellule, un cluster fer-soufre est inséré dans IRP-1, en l'inactivant. Ainsi, l'activation ou la suppression d'IRP-1 est directement liée à la quantité de fer disponible dans la cellule pour produire des amas fer-soufre.
Cependant, il y avait des preuves d'une autre méthode par laquelle IRP-1 pourrait être arrêté quand il n'était pas nécessaire :à savoir, qu'une protéine appelée FBXL5 pourrait ajouter des marqueurs moléculaires à IRP-1 pour dire à la cellule de dégrader complètement la protéine.
"L'idée qu'IRP1 est également régulée par la dégradation des protéines était controversée lorsqu'elle a été découverte pour la première fois par d'autres, " a déclaré Eisenstein. " Il y a eu une croyance que IRP1 était vraiment régulé par ce mécanisme de cluster fer-soufre, et que le mécanisme de dégradation des protéines n'était pas si important."
Pour tester si c'était le cas, L'équipe d'Eisenstein a réalisé des expériences dans lesquelles ils ont supprimé la production d'amas fer-soufre. Même lorsque la production de grappes fer-soufre a été réduite, L'activité IRP-1 pourrait encore être supprimée. L'équipe a confirmé que cela était bien dû à l'activité de FBXL5. Cela soutenait l'idée que la dégradation des protéines était un mécanisme de sauvegarde qui réduisait l'action de l'IRP-1 dans les cellules riches en fer.
Les résultats ont des implications pour comprendre comment le fer est détecté, utilisé et régulé dans différents tissus. Différents tissus ont différents niveaux d'oxygène, mais le système de production de grappes fer-soufre fonctionne mieux à faible teneur en oxygène, tandis que FBXL5 fonctionne mieux à forte teneur en oxygène. Par conséquent, ces deux systèmes peuvent prendre la tête du contrôle de l'IRP-1 dans différentes parties du corps. Parce que les clusters fer-soufre et FBXL5 jouent de nombreux rôles importants dans la croissance cellulaire, cet équilibre entre ces fonctions pourrait aider différents types de cellules à contrôler leur utilisation du fer.
« Les maladies du métabolisme du fer causées par l'alimentation ou par des perturbations génétiques sont des enjeux majeurs de santé publique, " a déclaré Eisenstein. "Pour combattre ces maladies et développer des traitements efficaces pour ceux qui en sont atteints, il est essentiel de comprendre les voies de détection et de régulation du fer."
