Ferritin

Ferritin
Ferritin.png
Struktur för det murina ferritinkomplexet
Identifierare
Symbol Ferritin
Pfam PF00210
Pfam klan CL0044
InterPro IPR008331
SCOP2 1fha / SCOPe / SUPFAM
Tillgängliga proteinstrukturer:
Pfam   strukturer / ECOD  
PDB RCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumma struktur sammanfattning
ferritin, lätta
polypeptididentifierare
Symbol FTL
NCBI-genen 2512
HGNC 3999
OMIM 134790
RefSeq NM_000146
UniProt P02792
Övriga uppgifter
Ställe Chr. 19 kv13.3–13.4
Söka efter
Strukturer Schweizisk modell
Domäner InterPro
ferritin, tung polypeptid 1-
identifierare
Symbol FTH1
Alt. symboler FTHL6
NCBI-genen 2495
HGNC 3976
OMIM 134770
RefSeq NM_002032
UniProt P02794
Övriga uppgifter
Ställe Chr. 11 q13
Söka efter
Strukturer Schweizisk modell
Domäner InterPro
ferritin mitokondrie
Mitochondrial Ferritin.png
Kristallografisk struktur av mitokondriellt ferritin.
Identifierare
Symbol FTMT
NCBI-genen 94033
HGNC 17345
OMIM 608847
RefSeq NM_177478
UniProt Q8N4E7
Övriga uppgifter
Ställe Chr. 5 q23.1
Söka efter
Strukturer Schweizisk modell
Domäner InterPro

Ferritin är ett universellt intracellulärt protein som lagrar järn och frigör det på ett kontrollerat sätt. Proteinet produceras av nästan alla levande organismer, inklusive arkéer, bakterier, alger, högre växter och djur. Det är det primära intracellulära järnlagringsproteinet i både prokaryoter och eukaryoter , vilket håller järn i en löslig och icke-toxisk form. Hos människor fungerar det som en buffert mot järnbrist och överbelastning av järn .

Ferritin finns i de flesta vävnader som ett cytosoliskt protein, men små mängder utsöndras i serumet där det fungerar som järnbärare. Plasmaferritin är också en indirekt markör för den totala mängden järn som lagras i kroppen; därför används serumferritin som ett diagnostiskt test för järnbristanemi . Aggregerat ferritin omvandlas till en giftig form av järn som kallas hemosiderin .

Ferritin är ett globulärt proteinkomplex som består av 24 proteinsubenheter som bildar en ihålig nanocage med flera metall-proteininteraktioner. Ferritin som inte är kombinerat med järn kallas apoferritin . [ citat behövs ]

Gen

Ferritingener är mycket konserverade mellan arter. Alla ferritingener från ryggradsdjur har tre introner och fyra exoner . I humant ferritin introner närvarande mellan aminosyraresterna 14 och 15, 34 och 35 samt 82 och 83 ; dessutom finns det ett till tvåhundra oöversatta baser i vardera änden av de kombinerade exonerna. Tyrosinresten vid aminosyraposition 27 tros vara associerad med biomineralisering .

Proteinstruktur

Ferritin är ett ihåligt globulärt protein med massan 474 kDa och omfattande 24 subenheter. Typiskt har den inre och yttre diametrar på cirka 8 respektive 12 nm. Naturen hos dessa underenheter varierar beroende på organismklass:

Alla de tidigare nämnda ferritinerna är lika, vad gäller deras primära sekvens, med ryggradsdjurens H-typ. I E. coli observeras en 20% likhet med humant H-ferritin. Vissa ferritinkomplex hos ryggradsdjur är hetero-oligomerer av två mycket besläktade genprodukter med något olika fysiologiska egenskaper. Förhållandet mellan de två homologa proteinerna i komplexet beror på de relativa uttrycksnivåerna för de två generna.

Inuti ferritinskalet bildar järnjoner kristalliter tillsammans med fosfat- och hydroxidjoner . Den resulterande partikeln liknar ferrihydrit . Varje ferritinkomplex kan lagra cirka 4500 järnjoner (Fe3 + ).

Ett humant mitokondriellt ferritin , MtF, visade sig uttrycka som ett pro-protein . När en mitokondrie tar upp den, bearbetar den den till ett moget protein som liknar ferritinerna som finns i cytoplasman, som det sätter ihop för att bilda funktionella ferritinskal. Till skillnad från andra mänskliga ferritiner verkar det inte ha några introner i sin genetiska kod. En röntgendiffraktionsstudie har visat att dess diameter är 1,70 ångström (0,17 nm), den innehåller 182 rester och är 67 % spiralformad . Mitokondrieferritinets Ramachandran-plot visar att dess struktur huvudsakligen är alfaspiralformad med en låg förekomst av beta-ark .

Fungera

Järnförvaring

Järnupptag genom ferritins 3-faldiga kanal

Ferritin finns i alla celltyper. Det tjänar till att lagra järn i en giftfri form, för att deponera det i en säker form och för att transportera det till områden där det behövs. Funktionen och strukturen hos det uttryckta ferritinproteinet varierar i olika celltyper. Detta styrs i första hand av mängden och stabiliteten av budbärar-RNA (mRNA), men också av förändringar i hur mRNA:t lagras och hur effektivt det transkriberas. En stor utlösande faktor för produktionen av många ferritiner är blotta närvaron av järn; ett undantag är äggulaferritin från Lymnaea sp. , som saknar en järnkänslig enhet.

Fritt järn är giftigt för celler eftersom det fungerar som en katalysator vid bildandet av fria radikaler från reaktiva syreämnen via Fenton-reaktionen . Därför har ryggradsdjur diskutera ] en utarbetad uppsättning skyddsmekanismer för att binda järn i olika vävnadsavdelningar [ . Inom celler lagras järn i ett proteinkomplex som ferritin eller det relaterade komplexet hemosiderin . Apoferritin binder till fritt järn och lagrar det i järntillstånd. När ferritin ackumuleras i cellerna i retikuloendotelsystemet , bildas proteinaggregat som hemosiderin . Järn i ferritin eller hemosiderin kan extraheras för frisättning av RE-cellerna, även om hemosiderin är mindre lättillgängligt. Under steady-state- förhållanden korrelerar nivån av ferritin i blodserumet med kroppens totala förråd av järn; sålunda är serumferritin FR5Rl det lämpligaste laboratorietestet för att uppskatta järnförråd. [ citat behövs ]

Eftersom järn är ett viktigt mineral i mineralisering, används ferritin i skalen på organismer som blötdjur för att kontrollera koncentrationen och fördelningen av järn, vilket skulpterar skalets morfologi och färg. Det spelar också en roll i hemolymfa av polyplacophora , där det tjänar till att snabbt transportera järn till den mineraliserande radulan .

Järn frigörs från ferritin för användning genom ferritinnedbrytning, som huvudsakligen utförs av lysosomer .

Ferroxidasaktivitet

Vertebrat ferritin består av två eller tre subenheter som är namngivna baserat på sin molekylvikt: L "lätt", H "tung" och M "mellan" subenheter. M-subenheten har bara rapporterats i bullgrodor. I bakterier och archaea består ferritin av en subenhetstyp. H- och M-underenheter av eukaryotiskt ferritin och alla underenheter av bakteriellt och arkealt ferritin är av H-typ och har ferroxidasaktivitet, vilket är omvandlingen av järn från de järnhaltiga (Fe 2+ ) till järnformerna (Fe 3+ ) . Detta begränsar den skadliga reaktion som uppstår mellan järn och väteperoxid, känd som Fenton-reaktionen som producerar den mycket skadliga hydroxylradikalen . Ferroxidasaktiviteten sker vid ett dijärnbindningsställe i mitten av varje subenhet av H-typ. Efter oxidation av Fe(II) stannar Fe(III)-produkten metastabilt i ferroxidascentrum och förskjuts av Fe(II), en mekanism som verkar vara vanlig bland ferritiner i livets alla tre riken. Den lätta kedjan av ferritin har ingen ferroxidasaktivitet men kan vara ansvarig för elektronöverföringen över proteinburen.

Immunsvar

Ferritinkoncentrationerna ökar drastiskt i närvaro av en infektion eller cancer. Endotoxiner är en uppregulator av genen som kodar för ferritin, vilket gör att koncentrationen av ferritin ökar. Däremot orsakar organismer såsom Pseudomonas , även om de besitter endotoxin, plasmaferritinnivåerna att sjunka avsevärt inom de första 48 timmarna efter infektion. Således nekas järndepåerna i den infekterade kroppen till smittämnet, vilket hindrar dess ämnesomsättning.

Stressrespons

Koncentrationen av ferritin har visat sig öka som svar på stress som anoxi ; detta innebär att det är ett protein i akut fas .

Mitokondrier

Mitokondriellt ferritin har många roller som hänför sig till molekylär funktion. Det deltar i ferroxidasaktivitet, bindning, järnjonbindning, oxidoreduktasaktivitet, ferrijärnbindning, metalljonbindning såväl som övergångsmetallbindning. Inom sfären av biologiska processer deltar den i oxidationsreduktion, järnjontransport över membran och cellulär järnjonhomeostas. [ citat behövs ]

Äggula

Hos vissa sniglar är proteinkomponenten i äggulan främst ferritin; detta är ett annat ferritin, med en annan genetisk sekvens, än det somatiska ferritinet. Det produceras i mellantarmskörtlarna och utsöndras i hemolymfen, varifrån det transporteras till äggen.

Vävnadsfördelning

Hos ryggradsdjur finns ferritin vanligtvis i celler, även om det också finns i mindre mängder i plasman.

Diagnostiska användningsområden

Serumferritinnivåer mäts i medicinska laboratorier som en del av järnstudier för järnbristanemi . De uppmätta ferritinnivåerna har vanligtvis en direkt korrelation med den totala mängden järn som lagras i kroppen. Ferritinnivåerna kan dock vara artificiellt höga i fall av anemi av kronisk sjukdom , där ferritin är förhöjt i sin kapacitet som ett inflammatoriskt akutfasprotein och inte som en markör för järnöverskott. [ citat behövs ]

Normala intervall

En normal ferritinnivå i blodet, kallad referensintervallet, bestäms av många testlaboratorier . Intervallet för ferritin kan variera mellan laboratorier men typiska intervall skulle vara mellan 30 och 300 ng/ml (=μg/L) för män och 30–160 ng/mL (=μg/L) för kvinnor. Ett värde mindre än 50 betraktas som järnbrist.

Normala ferritinnivåer i blodet beroende på kön och ålder
Män 18–270 nanogram per milliliter (ng/ml)
Kvinnor 30–160 ng/ml
Barn (6 månader till 15 år) 50–140 ng/ml
Spädbarn (1 till 5 månader) 50–200 ng/ml
Nyfödda 25–200 ng/ml

Brist

Om ferritinnivån är låg finns det risk för brist på järn, vilket kan leda till anemi eller järnbrist utan anemi.

Vid anemi är lågt serumferritin det mest specifika laboratorieresultatet för järnbristanemi . Det är dock mindre känsligt, eftersom dess nivåer ökar i blodet genom infektion eller någon typ av kronisk inflammation, och dessa tillstånd kan omvandla vad som annars skulle vara en låg nivå av ferritin från brist på järn till ett värde inom normalområdet. Av denna anledning ger låga ferritinnivåer mer information än de som ligger inom normalområdet.

Lågt ferritin kan också indikera hypotyreos , C-vitaminbrist eller celiaki . [ citat behövs ]

Låga serumferritinnivåer ses hos vissa patienter med restless legs-syndrom , som inte nödvändigtvis är relaterat till anemi, men kanske på grund av låga järndepåer än anemi.

Ett falskt lågt ferritin i blodet (motsvarande ett falskt positivt test) är mycket ovanligt, men kan i extrema fall bero på en krokeffekt av mätverktygen.

Vegetarianism är inte en orsak till låga serumferritinnivåer, enligt American Dietetic Associations ståndpunkt 2009: "Förekomsten av järnbristanemi bland vegetarianer liknar den hos icke-vegetarianer. Även om vegetariska vuxna har lägre järndepåer än icke-vegetarianer. , deras serumferritinnivåer är vanligtvis inom det normala intervallet."

Överskott

Om ferritin är högt finns det järn i överskott eller så sker en akut inflammatorisk reaktion där ferritin mobiliseras utan järnöverskott. Till exempel kan ferritiner vara hög i infektion utan att signalera överbelastning av järn i kroppen.

Ferritin används också som markör för järnöverbelastningsrubbningar , såsom hemokromatos eller hemosideros . Vuxen-debut Stills sjukdom , vissa porfyrier och hemofagocytisk lymfohistiocytos / makrofagaktiveringssyndrom är sjukdomar där ferritinnivån kan vara onormalt höjd.

Eftersom ferritin också är en akutfasreaktant , är det ofta förhöjt under sjukdomsförloppet . Ett normalt C-reaktivt protein kan användas för att utesluta förhöjt ferritin orsakat av akuta fasreaktioner. [ citat behövs ]

Ferritin har visat sig vara förhöjt i vissa fall av covid-19 och kan korrelera med sämre kliniska resultat. Ferritin och IL-6 anses vara möjliga immunologiska biomarkörer för allvarliga och dödliga fall av covid-19. Ferritin och C-reaktivt protein kan vara möjliga screeningverktyg för tidig diagnos av systemiskt inflammatoriskt svarssyndrom i fall av COVID-19.

Enligt en studie av patienter med anorexia nervosa kan ferritinet vara förhöjt under perioder av akut undernäring , kanske på grund av att järn lagras som intravaskulär volym och därmed minskar antalet röda blodkroppar.

En annan studie tyder på att på grund av den kataboliska naturen hos anorexia nervosa kan isoferritiner frigöras. Dessutom har ferritin betydande icke-lagringsroller i kroppen, såsom skydd mot oxidativ skada . Ökningen av dessa isoferritiner kan bidra till en total ökning av ferritinkoncentrationen. Mätningen av ferritin genom immunanalys eller immunoturbidimetriska metoder kan också plocka upp dessa isoferritiner och är därför inte en sann återspegling av järnlagringsstatus.

Studier visar att en transferrinmättnad (serumjärnkoncentration ÷ total järnbindningskapacitet) över 60 procent hos män och över 50 procent hos kvinnor identifierade förekomsten av en abnormitet i järnmetabolismen ( ärftlig hemokromatos , heterozygoter och homozygoter) med ungefär 95 procents noggrannhet . Detta fynd hjälper till vid tidig diagnos av ärftlig hemokromatos, särskilt medan serumferritin fortfarande är lågt. Det kvarhållna järnet vid ärftlig hemokromatos deponeras i första hand i parenkymceller, varvid ackumulering av retikuloendotelceller sker mycket sent i sjukdomen. Detta i motsats till transfusionell järnöverbelastning där järnavlagring sker först i retikuloendotelcellerna och sedan i parenkymceller. Detta förklarar varför ferritinnivåerna förblir relativt låga vid ärftlig hemokromatos, medan transferrinmättnaden är hög.

Vid kroniska leversjukdomar

Hematologiska avvikelser associeras ofta med kroniska leversjukdomar. Både järnöverskott och järnbristanemi har rapporterats hos patienter med levercirros. Den förra beror främst på minskad hepcidinnivå orsakad av nedsatt syntetisk kapacitet i levern, medan den senare beror på akuta och kroniska blödningar orsakade av portal hypertoni . Inflammation finns också hos patienter med avancerad kronisk leversjukdom. Som en följd av detta rapporteras konsekvent förhöjda ferritinnivåer i lever och serum vid kroniska leversjukdomar.

Studier visade samband mellan höga serumferritinnivåer och ökad risk för korttidsdödlighet hos cirrospatienter med akut dekompensation och akut-på-kronisk leversvikt. En annan studie fann samband mellan höga serumferritinnivåer och ökad risk för långtidsdödlighet hos kompenserade och stabila dekompenserade cirrospatienter. Samma studie visade att ökade serumferritinnivåer kunde förutsäga utvecklingen av bakteriell infektion hos stabila dekompenserade cirrospatienter, medan uppkomsten av den allra första akuta dekompensationsepisoden visade högre förekomst hos patienter med låga serumferritinnivåer hos patienter med kompenserad cirros. Detta senare fynd förklarades av sambandet mellan kronisk blödning och ökat portaltryck.

Ansökningar

Ferritin används inom materialvetenskap som en föregångare vid tillverkning av järnnanopartiklar för tillväxt av kolnanorör genom kemisk ångavsättning .

Kaviteter som bildas av ferritin- och miniferritiner ( Dps )-proteiner har framgångsrikt använts som reaktionskammare för tillverkning av metallnanopartiklar ( NP ). Proteinskal fungerade som en mall för att hålla tillbaka partikeltillväxt och som en beläggning för att förhindra koagulering/aggregation mellan NP. Genom att använda olika storlekar av proteinskal, kan olika storlekar av NP: er lätt syntetiseras för kemiska, fysiska och biomedicinska tillämpningar.

Experimentella COVID-19-vacciner har producerats som visar spikeproteinets receptorbindande domän på ytan av ferritinnanopartiklar.

Anteckningar

Den primära sekvensen av ferritin är MTTASTSQVR QNYHQDSEAA INRQINLELY ASYVYLSMSY YFDRDDVALK NFAKYFLHQS HEEREHAEKL MKLQNQRGGR IFLQDIKKPD CDDWESGLNA MECALHLEKN VNQSLLEFPS PISPSPSCWRR HYFRIPHRPHRPIL.

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://sv.wikipedia.org/w/index.php?title=Ferritin&oldid=1139132327 "