2. HIERRO: “ UN NUTRIENTE PARADÓJICO” Santander 15 de febrero de 2010 M.González-Carreró. Dpto. Biología Molecular

4. EL HIERRO EN EL UNIVERSO

5. Hoba Meteorite is Largest Meteorite on Planet Earth Composition: 82.4% Iron, 16.4% Nickel, .76% Cobalt, .04% Phosphorus and with trace amounts of Copper, Zinc, Carbon, Sulphur, Chromium , Gallium, Germanium and Iridium.

6. COMPOSICIÓN DEL PLANETA

8. HIERRO Y VIDA Günter Wächtershäuser postula la formación un metabolismo antes que un sistema Genético. Relevancia en los procesos de oxido-reducción mediados por Hierro. Las primeras moléculas y el metabolismo primigenio se formarían sobre compuestos parecidos a la pirita en chimeneas volcánicas de aguas profundas y en presencia de CO 2 , CH 4 , etc.

10. LOS ORÍGENES DE LA EVOLUCIÓN Fe ++ Fe +++

11. HIERRO Y VIDA Uno de los atributos de la vida es la capacidad de “intercambiar” materia y energía del entorno como requisito previo a la replicación. Papel clave de los procesos metabólicos. Flujo electrónico y energía metabólica. Hierro y energía. ATP

12. Becker et al. 6th edition Chemotrophic Energy Metabolism: Aerobic Respiration ELECTRONES Y ENERGÍA El tránsito electrónico de los e - en la mitocondria genera ATP

13. PROTEÍNAS CON HIERRO Proteínas Fe-S Hemoproteínas

14. EL HIERRO ES IMPRESCINDIBLE PARA EL FUNCIONAMIENTO DE PROCESOS METABÓLICOS CENTRALES, ESPECIALMENTE EN AQUELLOS QUE APORTAN ENERGÍA “ Sin hierro no hay captación ni utilización del oxígeno” “ Con frecuencia factor limitante nutricional en el crecimiento celular” “ Estudios en ecosistema marino corroboran su papel limitante”

16. EL HIERRO ES IMPRESCINDIBLE PARA LA PUESTA EN MARCHA MANTENIMIENTO DE LOS PROCESOS METABÓLICOS CENTRALES, ESPECIALMENTE EN AQUELLOS QUE APORTAN ENERGÍA HIERRO Y ENFERMEDAD “ Dada la necesidad de disponer de reservas permanentes de hierro en la célula y teniendo en cuenta su toxicidad todo sistema vivo ha de disponer de un mecanismo de control sobre el hierro intracelular” “ Las patologías asociadas al metabolismo del hierro tienen su origen en un desequilibrio de su concentración celular (anemia, hemocromatosis)” “ La evolución de muchos procesos infecciosos está influenciada por la presencia de hierro en el hospedador”

17. EL HIERRO ES IMPRESCINDIBLE PARA LA PUESTA EN MARCHA MANTENIMIENTO DE LOS PROCESOS METABÓLICOS CENTRALES, ESPECIALMENTE EN AQUELLOS QUE APORTAN ENERGÍA ¿CÓMO SE CONTROLA LA CONCENTRACIÓN DE HIERRO EN LOS SERES VIVOS? Desde bacterias a mamíferos mecanismos complejos que actúan tanto a nivel genético como metabólico. Sensores de hierro intracelular disparan la respuesta. los sensores son proteínas que fijan Fe de forma reversible. El control se ejerce a nivel de entrada en el organismo ( membrana celular, mucosa intestinal, etc. Una mutación en uno de los genes involucrados en este sistema puede originar un estado patológico asociado, cuya gravedad depende del gen afectado ( y del estilo de vida ).

18. La importancia del hierro en la nutrición bacteriana se pone de manifiesto en la gran variedad de mecanismos para la gestión del mismo presentes en una misma especie. HIERRO E INFECCIÓN

19. EL HIERRO ES IMPRESCINDIBLE PARA LA PUESTA EN MARCHA MANTENIMIENTO DE LOS PROCESOS METABÓLICOS CENTRALES, ESPECIALMENTE EN AQUELLOS QUE APORTAN ENERGÍA HIERRO E INFECCIÓN La mayor parte de las bacterias infecciosas tienen una gran dependencia de hierro para su proliferación en el hospedador. El hierro lo toman de proteínas que lo contienen (transferrina, Hemoglobina, ferritina, etc. Cada bacteria dispone de varios mecanismos diferentes para sustraer el hierro del hospedador. La sobrecarga de hierro en el hospedador facilita la proliferación del agente infeccioso.

20. Especies microbianas cuya proliferación en fluidos biológicos, células y tejidos del hospedador resulta potenciado por la presencia de hierro. Hongos Protozoos Gram-positivos Candida Entamoeba Bacillus Cryptococcus Leishmania Clostridium Histoplasma Naegleria Corynebacterium Paracoccidioides Plasmodium Erysipelothrix Pneumocystis Toxoplasma Listeria Pythium Trypanosoma Mycobacterium Rhizopus Staphylococcus Trichosporon Streptococcus Gram-negativos Acinetobacter Klebsiella Aeromonas Legionella Alcaligenes Moraxella Campylobacter Neisseria Capnocytophaga Pasteurella Chlamydia Proteus Ehrlichia Pseudomonads Enterobacter Salmonella Escherichia Shigella

21. LA CAPTACIÓN DE HIERRO POR SIDERÓFOROS

22. EL HIERRO ES IMPRESCINDIBLE PARA LA PUESTA EN MARCHA MANTENIMIENTO DE LOS PROCESOS METABÓLICOS CENTRALES, ESPECIALMENTE EN AQUELLOS QUE APORTAN ENERGÍA Frontiers in Bioscience 10, 462--477, January 1, 2005] Wolfgang Koster LAS DIFERENTES PUERTAS DE ENTRADA DEL HIERRO EN LA CÉLULA

23. Receptores Sideróforos “ Una bacteria puede tener transportadores para más de un tipo de sideróforos, aunque no los sintetice” S.C. Andrews et al. /FEMS Microbiology Reviews 27 (2003) 215^237 LOS BUSCADORES DE HIERRO DE LAS BACTERIAS, HONGOS, ETC.

25. DINÁMICA DEL HIERRO EN EL ORGANISMO

26. TRÁFICO FUNCIONAL DEL HIERRO EN EL ORGANISMO

27. DESTINO HISTOLÓGICO DEL HIERRO

28. Tan malo es el exceso como el defecto…. Enfermedades que tienen su origen en una descompensación de Los niveles fisiológicos de Fe.

29. DÉFICIT DE HIERRO ANEMIA

31. SOBRECARGA DE HIERRO HEMOCROMATOSIS

32. DEPÓSITOS DE HEMOSIDERINA EN RIÑÓN

33. 10 20 30 40 50 Edad 40 30 20 10 Contenido total de hierro en el cuerpo (g.) Contenido normal . Daño tisular. Afectación severa de órganos. Niv.séricos Depósitos hepáticos. EVOLUCIÓN HOMOZIGÓTICOS

35. If iron overload is not treated, your organs can become damaged. Eventually, iron overload could cause one or more of these conditions: HEMOCHROMATOSIS – ASSOCIATED DISEASE Infertility and loss of periods for women Impotence for men Bronze skin Arthritis Heart disease Cirrhosis of the liver Diabetes Liver cancer

36. EL PAPEL DE LA HEPCIDINA EN EL METABOLISMO DEL HIERRO