Molecular mechanisms of iron transport across plasma membrane in mammalian cells

Abstract

Iron belongs among the trace elements and its role in humans is irreplaceable. Up to 5 g of iron can be found in adult body distributed among different compounds. Iron ions are therefore essential to all cells of our body and its homeostasis is thoroughly controlled. Iron uptake into the organism is mediated by enterocyte cells in the small intestine, where heme as well as non-heme forms of iron are absorbed. Non-heme iron is absorbed via Dcytb (duodenal cytochrome b), DMT1 (divalent metal transporter 1), ferroportin, hephaestin, and ceruloplasmin molecules. Although these molecules can also participate in non-transferrin- bound iron transport across plasma membranes within the whole organism, mechanisms of this transport are not yet fully elucidated. The aim of the present work was to contribute to our understanding of molecular mechanisms that are involved in non-transferrin-bound iron transport across the plasma membrane of mammalian cells. Our project was focused on the description of non-transferrin- bound iron transport in human cells in vitro and in vivo under conditions of iron deficiency or iron overload. Transformed cell lines, that represent the three main types of cells involved in iron homeostasis, and tissue samples of duodenal biopsies were used as experimental models. The expression...

SOUHRN Železo patří mezi stopové prvky a jeho role je u člověka nezastupitelná. V těle dospělého člověka může být přítomno až 5 g železa jako součást nejrůznějších sloučenin. Ionty železa jsou tedy esenciální pro veškeré buňky našeho těla a jejich homeostáza tak musí být důsledně kontrolována. Železo vstupuje do organismu přes enterocytární buňky tenkého střeva, kde je absorbováno jak v hemové tak nehemové formě. Nehemové železo je přijímáno pomocí molekul Dcytb (duodenal cytochrome b), DMT1 (divalent metal transporter 1), ferroportin, hephaestin a ceruloplasmin. Ačkoli se tyto molekuly mohou podílet i na transportu netransferrinového železa přes plasmatickou membránu v rámci celého organismu, mechanismy tohoto transportu nejsou stále plně prozkoumány. Cílem předložené práce bylo přispět k pochopení molekulárních mechanizmů, které se podílejí na transportu netransferinového železa přes plasmatickou membránu v savčích buňkách. Náš projekt byl zaměřen na popis transportu netransferinového železa v lidských buňkách in vitro a in vivo při nedostatku nebo přetížení železem. Jako experimentální modely jsme použili transformované buněčné linie reprezentujících tři základní typy buněk homeostázy železa a vzorky tkání z duodenálních biopsií. Expresi DMT1, Dcytb, ferroportinu, hephaestinu and ceruloplasminu jsme...