Molecular Regulation of Iron Metabolsm and Biogenesis of Iron-Sulfur Proteins in Muscle

缺鐵會降低肌肉粒線體含鐵硫複 合體succinate dehydrogenase，aconitase 與NADH dehydrogenase 的活性，但是 鐵對鐵硫蛋白生合成的機制至今仍然 不清楚，而且生物體鐵硫蛋白生合成 需要蛋白質NifS 以cysteine 為基質， 提供鐵硫複合體所需的元素態硫，另 外關於肌肉鐵利用調節機制受膳食鐵 營養影響的分子機制目前所知有限。 本研究利用雄性大鼠探討缺鐵肌肉鐵 利用的調節與缺鐵時NifS 蛋白質的表 現對鐵硫蛋白質生合成的作用，以釐 清其與鐵硫蛋白生合成的關係。大鼠 餵食缺鐵飼料3 週，缺鐵組之血紅素 值與血清鐵自第一週起即顯著低於鐵 正常組與對飼組，分別降為對照組的 30％與16％。自缺鐵第一週起，缺鐵 組c-Acon，m-Acon，SDH與NADH DH 酵素活性分別下降為對照組的25％， 33％，23％與58％，但mRNA 表現量 沒有減少；缺鐵組肌肉中IRP1 與IRP2 活性均高於C 組2.4 倍，但IRPI1s 總 活性下降64％，TfR mRNA 表現量則 上升3.5 倍，C 與P 組也沒有顯著差 異。缺鐵組NifS mRNA 表現量隨時間 逐漸下降，第三週時下降68％，但是 蛋白質表現量則於第一週時下降66 ％，但是C 與P 組間沒有差異。本研 究之主要發現為﹕肌肉鐵硫蛋白之 mRNA 不受缺鐵的影響，但是酵素活 性則因缺鐵而降低，主要調節應為基 因轉錄後的層次，鐵量不足應為重要 因素之一；缺鐵會快速降低NifS 蛋 白質量並逐漸降低其mRNA 量，此項 變化與c-Aco 活性降低且IRP1 活性上 升相關，因此缺鐵初期NifS 的變化可 能影響IRP1 之總量與活性