Iron Response Element

Die präzise Homöostase des Eisenhaushalts ist wichtig, da Eisen in hohen Konzentrationen toxisch wirkt, jedoch essenziell für Prozesse wie die Hämoglobin-Synthese und die mitochondriale Atmungskette ist.

IRE-Sequenzen finden sich in mRNAs von Proteinen, die am Eisenstoffwechsel beteiligt sind, wie z.B. Ferritin (Eisenspeicherprotein) und dem Transferrinrezeptor (Eisentransportprotein). Sie können sowohl in der 5'UTR (vor der proteinkodierenden Sequenz) als auch in der 3'UTR (hinter der proteinkodierenden Sequenz) liegen.

IREs bilden Haarnadelstrukturen aus.

IREs sind Bindungsstellen für eisenregulierende Proteine (Iron Regulatory Proteins, IRP). Durch Bindung dieser Proteine kann die Genexpression posttranskriptionell in Abhängigkeit von der intrazellulären Eisenkonzentration reguliert werden.

Die Bindung eines IRP an das IRE in der 5'UTR einer mRNA führt zu einer Hemmung der Translation. Bindet es an das IRE der 3'UTR, kommt es zu einer mRNA-Stabilisierung.

Bei Eisenmangel bindet das IRP z.B. an das IRE der 5'UTR der Ferritin-mRNA und hemmt so die Translation. Gleichzeitig bindet IRP an das IRE der 3'UTR der Transferrinrezeptor-mRNA und stabilisiert diese. So wird die Synthese von Transferrinrezeptoren gesteigert und die Eisenaufnahme in die Zelle erhöht.

Bei Eisenüberschuss hingegen bindet Eisen an das IRP, wodurch dieses sich vom IRE löst.

• Rouault, The role of iron regulatory proteins in mammalian iron homeostasis and disease, Nat Chem Biol. 2006
• Zhou et al., Iron regulatory protein (IRP)-iron responsive element (IRE) signaling pathway in human neurodegenerative diseases, Mol Neurodegener, 2017