Demirin Biyokimyasal Mekanizmalarda Oynadığı Rol
Özet
Demir, dünyada en bol bulunan ama biyolojik olarak az miktarda olmasına rağmen birçok metabolik süreçte hayati bir rol oynar. Demir, birçok enzim için bir metal kofaktörü olarak, oksijen taşınması (hemoglobinler), kasların oksijenasyonu (myoglobin), oksijen metabolizması (oksidazlar, peroksidazlar, katalazlar, vb.), elektron transferi (sitokromlar), enerji metabolizması (mitokondriyal akonitaz ve elektron taşıma zincirinin proteinleri) ve DNA sentezi gibi çeşitli biyolojik işlevlerde görev yapmaktadır. Ayrıca kolajen, tirozin ve katekolaminlerin metabolizması için de demir içeren proteinler gereklidir. Demir ile şelat yapmış Hem transkripsiyon faktörlerine bağlanabilir ve sirkadiyen ritim, antioksidan stres tepkisi, apoptoz, hücre çoğalması, iyon kanalı aktivitesi ve mitokondriyal solunum dahil olmak üzere çeşitli yollardaki hedef genlerin transkripsiyonunu da düzenler. Ayrıca yağ asitleri, fosfolipitler, eikozanoidler, kolesterol ve türevlerinin (steroid hormonları, safra asitleri ve D vitamini) metabolizmasının gerçekleştirilmesinde birçok demir bağımlı oksidoredüktaz enzimini kullanılır. Fe'nin yüksek redoks potansiyeli, Fenton reaksiyonu yoluyla hidroksil radikali (OH•) gibi reaktif oksijen türlerinin oluşumunu katalize edebilir. Ayrıca demir Fenton reaksiyonları yoluyla hücresel hasara neden olmanın ötesinde, son zamanlarda ferroptozis olarak bilinen alternatif bir hücre ölüm yolunda da rol alır.
Referanslar
Silvestri, L, Pettinato M, Furiosi V, Bavuso Volpe L, Nai A, Pagani, A. Managing the Dual Nature of Iron to Preserve Health. Int. J. Mol. Sci. 2023 , 24 , 3995. https://doi.org/10.3390/ijms24043995
Marshall WJ, Lapsley M, Day AP, Ayling RM. CLINICAL BIOCHEMISTRY Metabolic and clinical aspects. Rebecca Frewin. CHAPTER 27. Biochemical aspects of anaemia. THIRD EDITION. CHURCHILL LIVINGSTONE. Elsevier 2014. ISBN 978-0-7020-5140-1 eBook ISBN 978-0-7020-5478-5
Chen Y, Li X, Wang S, Miao R, Zhong J. Targeting Iron Metabolism and Ferroptosis as Novel Therapeutic Approaches in Cardiovascular Diseases. Nutrients. 2023 Jan 23;15(3):591. doi: 10.3390/nu15030591. PMID: 36771298; PMCID: PMC9921472
Teh MR, Armitage AE, Drakesmith H. Why cells need iron: a compendium of iron utilisation. Trends Endocrinol Metab. 2024 Dec;35(12):1026-1049. doi: 10.1016/j.tem.2024.04.015. Epub 2024 May 17. PMID: 38760200; PMCID: PMC11616622
Catapano A, Cimmino F, Petrella L, Pizzella A, D'Angelo M, Ambrosio K, at al. Iron metabolism and ferroptosis in health and diseases: The crucial role of mitochondria in metabolically active tissues. J Nutr Biochem. 2025 Mar 6;140:109888. doi: 10.1016/j.jnutbio.2025.109888. Epub ahead of print. PMID: 40057002.
Galaris D, Barbouti A, Pantopoulos K. Iron homeostasis and oxidative stress: An intimate relationship. Biochim Biophys Acta Mol Cell Res. 2019 Dec;1866(12): 118535. doi: 10.1016/j.bbamcr.2019.118535. Epub 2019 Aug 22. PMID: 31446062
Frey PA, Outten CE. Forging ahead: new mechanistic insights into iron biochemistry. Curr Opin Chem Biol. 2011 Apr;15(2):257-9. doi: 10.1016/j.cbpa.2011.02.022. Epub 2011 Mar 14. PMID: 21411359.
Boncheva I. The Role of Iron in Epidermal Healing and Infection. McGill Science Undergraduate Research Journal, 2023; 18(1): B6-B9
Clarke W, Marzinke MA. Contemporary Practice in Clinical Chemistry.. Edgard Delvin, Emile Levy Chapter 47. Trace elements: functions and assessment of status through laboratory testing. 847-860 Fourth Edition. Academic Press. Elsevier 2020. ISBN: 978-0-12-815499-1
Li J, Cao F, Yin HL, Huang ZJ, Lin ZT, Mao N, Sun B, Wang G. Ferroptosis: past, present and future. Cell Death Dis. 2020 Feb 3;11(2):88. doi: 10.1038/s41419-020-2298-2. PMID: 32015325; PMCID: PMC6997353
Tang D and Kroemer G. Ferroptosis. Current Biology, 2020 November 02, Volume 30, Issue 21, R1292 - R1297. DOI: 10.1016/j.cub.2020.09.068
Sousa L, Oliveira MM, Pessôa MTC, Barbosa LA. Iron overload: Effects on cellular biochemistry. Clin Chim Acta. 2020 May;504:180-189. doi: 10.1016/j.cca.2019. 11. 029.Epub 2019 Nov 29. PMID: 31790701.
Dutt S, Hamza I, Bartnikas TB. Molecular Mechanisms of Iron and Heme Metabolism. Annu Rev Nutr. 2022 Aug 22;42:311-335. doi: 10.1146/annurev-nutr-062320-112625. Epub 2022 May 4. PMID: 35508203; PMCID: PMC9398995.
Deylam Kamar, M. "Iron-Sulfur clusters and cancer related disease." Asian J Biomed Pharmaceut Sci. 2023; 13 (101) 193.
Duan G, Li J, Duan Y, Zheng C, Guo Q, Li F, Zheng J, Yu J, Zhang P, Wan M, Long C. Mitochondrial Iron Metabolism: The Crucial Actors in Diseases. Molecules. 2022 Dec 21;28(1):29. doi: 10.3390/molecules28010029. PMID: 36615225; PMCID: PMC9822 237.
Paul BT, Manz DH, Torti FM, Torti SV. Mitochondria and Iron: current questions. Expert Rev Hematol. 2017 Jan;10(1):65-79. doi: 10.1080/17474086.2016.1268047. Epub 2016 Dec 12. Erratum in: Expert Rev Hematol. 2017 Mar;10(3):275. doi: 10.1080/17474086.2017.1287270. PMID: 27911100; PMCID: PMC5538026
Li, H., Chen, W., Jin, R. et al. Biosensor-aided high-throughput screening of hyper-producing cells for malonyl-CoA-derived products. Microb Cell Fact 16, 187 (2017). https://doi.org/10.1186/s12934-017-0794-6
