Введение
Белок млекопитающих, обнаруженный у человека (Homo sapiens). Белок-регулятор гомеостаза железа человека, также известный как белок HFE (High FE2+), — это трансмембранный белок, кодируемый геном HFE у людей. Ген HFE расположен на коротком плече 6-й хромосомы в локусе 6p22.2.
Human homeostatic iron regulator protein, also known as the HFE protein (High FE2+), is a transmembrane protein that in humans is encoded by the HFE gene. The HFE gene is located on short arm of chromosome 6 at location 6p22.2
Функция
Белок, кодируемый этим геном, является интегральным мембранным белком, сходным с белками MHC класса I и ассоциированным с бета-2 микроглобулином (бета2M). Предполагается, что этот белок регулирует усвоение циркулирующего железа, контролируя взаимодействие трансферринового рецептора с трансферрином. Ген HFE содержит 7 экзонов, занимающих 12 кб. Полный транскрипт представлен 6 экзонами. Белок HFE состоит из 343 аминокислот. Он имеет несколько последовательных компонентов: сигнальный пептид (начальная часть белка), внеклеточный участок связывания с трансферриновым рецептором (α1 и α2), область, напоминающая молекулы иммуноглобулина (α3), трансмембранный домен, закрепляющий белок в клеточной мембране, и короткий цитоплазматический хвост. HFE в значительных количествах присутствует в абсорбционных клетках тонкого кишечника, эпителиальных клетках желудка, тканевых макрофагах, моноцитах и гранулоцитах крови, а также в синцитиотрофобласте – ткани плаценты, осуществляющей транспорт железа.
Клиническое значение
Наследственный гемохроматоз (ГГ) – аутосомно-рецессивное генетическое заболевание, которое обычно является результатом дефектов в этом гене. Генетический вариант, наиболее часто вызывающий гемохроматоз, – p. C282Y. Примерно 1 из 200 человек северноевропейского происхождения имеет две копии этого варианта; они, особенно мужчины, имеют высокий риск развития гемохроматоза. Этот вариант также может быть одним из факторов, модифицирующих фенотип болезни Вильсона, приводя к более раннему проявлению симптомов. Частота аллеля HFE C282Y в этнически разнообразных популяциях белых западных европейцев составляет 5–14%, а в популяциях белых неиспаноязычных жителей Северной Америки – 6–7%. C282Y существует как полиморфизм только в популяциях белых западноевропейцев и их потомков, хотя C282Y мог возникнуть независимо у неевропейцев. HFE H63D встречается повсеместно, но наиболее часто – у людей европейского происхождения. Частота аллеля H63D в этнически разнообразных популяциях западных европейцев составляет 10–29%, а в популяциях белых неиспаноязычных жителей Северной Америки – 14–15%. Обнаружено по меньшей мере 42 мутации, затрагивающие интроны и экзоны HFE, большинство из которых выявлено у людей с гемохроматозом или членов их семей. Большинство этих мутаций редки. Многие из этих мутаций вызывают или, вероятно, вызывают фенотипы гемохроматоза, часто в сложном гетерозиготном состоянии с HFE C282Y. Другие мутации либо синонимичны, либо их влияние на фенотипы, связанные с железом, если таковое имеется, не было продемонстрировано. Основной механизм его действия – регуляция гормона, отвечающего за хранение железа, – гепцидина.
Крысы-нокауты
Можно удалить часть или весь интересующий ген у мышей (или других экспериментальных животных) для изучения функции этого гена и его белка. Такие мыши называются "нокаутами" по отношению к удаленному гену. Hfe является мышиным эквивалентом гена гемохроматоза человека HFE. Белок, кодируемый HFE, – это Hfe. Мыши, гомозиготные (имеющие две аномальные копии гена) по целенаправленному нокауту всех шести транскрибированных экзонов Hfe, обозначаются как Hfe−/−. Признаки, связанные с железом, у мышей Hfe−/−, включая повышенное всасывание железа и накопление железа в печени, наследуются по аутосомно-рецессивному типу. Таким образом, мышиная модель Hfe−/− имитирует важные генетические и физиологические нарушения, наблюдаемые при гемохроматозе HFE. Также были созданы мыши, гомозиготные по миссенс-мутации в гене Hfe (C282Y). Эти мыши соответствуют людям с гемохроматозом, гомозиготным по мутации HFE C282Y. У этих мышей развивается накопление железа, которое менее выражено, чем у мышей Hfe−/−.
Мутации HFE и перегрузка железом у других животных
У черного носорога (Diceros bicornis) может развиться избыток железа. Чтобы выяснить, претерпел ли ген HFE черных носорогов мутацию как адаптивный механизм для улучшения усвоения железа из диет с низким содержанием железа, Beutler и др. секвенировали всю кодирующую область гена HFE у четырех видов носорогов (два вида, питающихся листьями, и два вида, питающихся травой). Хотя ген HFE был хорошо сохранен у всех видов, между носорогами и человеком или мышью было обнаружено множество нуклеотидных различий, некоторые из которых привели к изменению аминокислотной последовательности. Только один аллель, p. S88T у черного носорога, представлял собой кандидата, способного негативно повлиять на функцию HFE. Аллель p. S88T локализуется в высококонсервативном регионе, участвующем во взаимодействии HFE и TfR1.