DMT1
Synonyme: divalenter Metallionentransporter, divalenter Kationentransporter
Englisch: divalent metal transporter 1, natural resistance-associated macrophage protein 2 (NRAMP 2), divalent cation transporter 1 (DCT1)
Definition
DMT1 ist ein Metallionentransporter und führt den Transport zweiwertiger Kationen durch eine Zellmembran durch. Dabei werden Kationen wie Cadmiumionen (Cd2+), Magnesiumionen (Mg2+) und Zinkionen (Zn2+) transportiert. Die wichtigste Funktion des DMT1 ist jedoch der Transport von zweiwertigem Eisen (Fe2+) und Manganionen (Mn2+). Zudem scheint der DMT1-vermittelte Transport von Kupferionen (Cu2+) unter bestimmten Umständen (Eisenmangel, CTR1-Mangel) eine Rolle zu spielen.
Biochemie
Enterozyten
DMT1 ist vor allem im Darm an der apikalen Membran der Enterozyten lokalisiert. Dort findet die Resorption von Kationen aus dem Darmlumen durch einen Cotransport von Fe2+-Ionen mit Protonen (H+) statt. Um die Aufnahme von Fe3+ zu ermöglichen, werden diese vorher durch eine Reduktase (Ferrireduktase bzw. Cytochrom B) zu Fe2+-Ionen reduziert.
Die Expression des DMT1 ist an den Eisenstatus des Körpers gekoppelt. Bei einem akuten Eisenmangel exprimieren die Enterozyten vermehrt DMT1, um die Eisenaufnahme zu erhöhen und so die Eisenhomöostase des Körpers im Gleichgewicht zu halten.
Andere Körperzellen
DMT1 ist ebenfalls an der Aufnahme von Eisen aus dem Blut in diverse Körperzellen (z.B. Hepatozyten) beteiligt. Eisen wird im Blut als Fe3+ transportiert, gebunden an Transferrin. Transferrin bindet an den Transferrin-Rezeptor in der Zellmembran. Dieser Rezeptor ist mit DMT1 assoziiert. Es folgt eine (Clathrin-vermittelte) Endozytose. Im Endosom werden die Fe3+-Ionen durch eine Ferrireduktase wieder zu Fe2+ reduziert und durch Ansäuerung des Milieus aus der Verbindung mit Transferrin gelöst. Das reduzierte Fe2+ wird dann über DMT1, das ebenfalls endozytiert wurde und somit auch in der Membran des Endosoms sitzt, ins Zytosol abgegeben. Nach Abgabe des Eisens werden die geleerten Vesikel wieder exozytiert, damit neue Transferrin-Fe3+-Komplexe gebunden und aufgenommen werden können.
Klinik
Eine toxische Akkumulation von Eisen und Mangan im ZNS wird als Ursache von neurodegenerativen Erkrankungen diskutiert. Es wird angenommen, dass die Expression von DMT1 im Gehirn mit dem Alter zunimmt und dadurch das Risiko an Erkrankungen wie Morbus Alzheimer, Parkinson und amyotrophe Lateralsklerose (ALS) steigt. Der Zusammenhang von hoch exprimiertem DMT1 und neurodegenerativen Erkankungen ist jedoch nicht eindeutig belegt.
Quellen
- Wang et al: Intestinal DMT1 Is Essential for Optimal Assimilation of Dietary Copper in Male and Female Mice with Iron-Deficiency Anemia J Nutr. 2018
- Lin et al: Copper uptake by DMT1: a compensatory mechanism for CTR1 deficiency in human umbilical vein endothelial cells Metallomics. 2015
- Löffler/Petridis, Biochemie und Pathobiochemie, Springer Verlag, 9. Auflage, 2014