Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлен с 2,3-бисфосфоглицерата )
Перейти к навигации Перейти к поиску
2,3-бисфосфоглицериновая кислота
Структура 2,3-бисфосфоглицериновой кислоты.png
Имена
Название ИЮПАК
2,3-дифосфонооксипропановая кислота
Другие названия
2,3-дифосфоглицериновая кислота; 2,3-дифосфоглицерат; 2,3-бисфосфоглицерат
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
Сокращения2,3-БПГ; 2,3-ДПГ; 23BPG
ЧЭБИ
ChemSpider
  • 161681 контрольныйY
  • 60 (рацемический) контрольныйY
UNII
  • InChI = 1S / C3H8O10P2 / c4-3 (5) 2 (13-15 (9,10) 11) 1-12-14 (6,7) 8 / h2H, 1H2, (H, 4,5) (H2, 6,7,8) (H2,9,10,11) / t2- / м1 / с1 контрольныйY
    Ключ: XOHUEYCVLUUEJJ-UWTATZPHSA-N контрольныйY
  • Ключ: XOHUEYCVLUUEJJ-UWTATZPHBL
  • O = P (O) (OC (C (= O) O) COP (= O) (O) O) O
Характеристики
C 3 H 8 O 10 P 2
Молярная масса266,035  г · моль -1
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)контрольныйY☒N
Ссылки на инфобоксы

2,3-Бисфосфоглицериновая кислота ( конъюгат основания 2,3-бисфосфоглицерат ) ( 2,3-BPG ), также известная как 2,3-дифосфоглицериновая кислота (конъюгат основания 2,3-дифосфоглицерат ) ( 2,3-DPG ), является трехуглеродный изомер гликолитического промежуточного соединения 1,3-бисфосфоглицериновой кислоты (1,3-BPG). 2,3-BPG присутствует в красных кровяных тельцах человека (RBC; эритроцитах ) в количестве приблизительно 5 ммоль / л. Он связывается с большим сродством с деоксигенированным гемоглобином (например, когда эритроцит находится рядом с дышащей тканью), чем с оксигенированным гемоглобином (например, в легких) из-за конформационных различий: 2,3-BPG (с примерным размером около 9Å ) соответствует конформации дезоксигенированного гемоглобина (с карманом 11 ангстрем), но не так хорошо оксигенированной конформации (5 ангстрем). Он взаимодействует с деоксигенированными бета-субъединицами гемоглобина и, таким образом, снижает сродство к кислороду и аллостерически способствует высвобождению оставшихся молекул кислорода, связанных с гемоглобином; следовательно, он увеличивает способность эритроцитов выделять кислород вблизи тканей, которые в нем больше всего нуждаются. Таким образом, 2,3-БПГ является аллостерическим эффектором .

Его функция была открыта в 1967 году Райнхольдом Бенешем и Рут Бенеш . [1]

Метаболизм [ править ]

2,3-БПГ образуется из 1,3-БПГ ферментом БПГ-мутазой . Затем он может расщепляться фосфатазой 2,3-BPG с образованием 3-фосфоглицерата . Его синтез и разрушение, таким образом, являются способом обхода стадии гликолиза с чистым расходом одного АТФ на молекулу 2,3-BPG, образующегося при расщеплении высокоэнергетической связи смешанного ангидрида карбоновой кислоты и фосфата бисфосфоглицератмутазой.

Нормальный гликолитический путь генерирует 1,3-BPG, который может дефосфорилироваться фосфоглицераткиназой (PGK), генерируя АТФ, или он может быть шунтирован в путь Люберинга-Рапопорта , где бисфосфоглицератмутаза катализирует перенос фосфорильной группы от C1 к С2 1,3-БПГ, давая 2,3-БПГ. 2,3-BPG, наиболее концентрированный органофосфат в эритроците, образует 3-PG под действием бисфосфоглицератфосфатазы . Концентрация 2,3-БПГ изменяется пропорционально [H +].

Существует тонкий баланс между необходимостью генерировать АТФ для поддержания энергетических потребностей клеточного метаболизма и необходимостью поддерживать соответствующий статус оксигенации / деоксигенации гемоглобина. Этот баланс поддерживается изомеризацией 1,3-BPG в 2,3-BPG, что усиливает деоксигенацию гемоглобина.

Эффекты связывания [ править ]

Кривая диссоциации кислород-гемоглобин

Когда 2,3-BPG связывается с дезоксигемоглобином, он стабилизирует состояние низкого сродства к кислороду (Т-состояние) переносчика кислорода. Он аккуратно вписывается в полость дезоксиконформации, используя симметрию молекул и положительную полярность, образуя солевые мостики с остатками лизина и гистидина в β-субъединицах гемоглобина . Состояние R, в котором кислород связан с гемовой группой, имеет другую конформацию и не допускает этого взаимодействия.

Сам по себе гемоглобин имеет сигмовидную кинетику. При селективном связывании с дезоксигемоглобином 2,3-BPG стабилизирует конформацию Т-состояния, затрудняя связывание кислорода с гемоглобином и повышая вероятность его высвобождения в соседние ткани. 2,3-БПГ является частью петли обратной связи, которая может помочь предотвратить гипоксию тканей в условиях, в которых она наиболее вероятна. Условия низкой концентрации кислорода в тканях, такие как большая высота (уровни 2,3-BPG выше у тех, кто привык к большой высоте), обструкция дыхательных путей или застойная сердечная недостаточность , как правило, приводят к тому, что эритроциты вырабатывают больше 2,3-BPG, потому что изменения в pH и кислороде модулируют ферменты, которые производят и разрушают его. [2]Накопление 2,3-БПГ снижает сродство гемоглобина к кислороду. В конечном итоге этот механизм увеличивает высвобождение кислорода из эритроцитов в обстоятельствах, когда он больше всего необходим. Это высвобождение усиливается эффектом Бора , при котором аффинность связывания гемоглобина с кислородом также снижается из-за более низкого pH и высокой концентрации диоксида углерода . В тканях с высокими энергетическими потребностями быстро расходуется кислород, что увеличивает концентрацию H + и углекислого газа. Эффект Бора заставляет гемоглобин выделять больше кислорода для снабжения нуждающихся в нем клеток. Напротив, 2,3-BPG не влияет на родственное соединение миоглобин (требуется ссылка).

У беременных наблюдается повышение внутриклеточного 2,3-БПГ на 30%. Это снижает сродство материнского гемоглобина к кислороду и, следовательно, позволяет большему количеству кислорода перекачиваться к плоду в материнских маточных артериях. Плод имеет низкую чувствительность к 2,3-БПГ, поэтому его гемоглобин имеет более высокое сродство к кислороду. Таким образом, хотя pO2 в маточных артериях низкое, пупочная артерия плода (по которой проходит деоксигенированная кровь) все еще может получать от них кислород.

Гемоглобин плода [ править ]

Гемоглобин плода (HbF) проявляет низкое сродство к 2,3-BPG, что приводит к более высокому сродству связывания с кислородом. Эта повышенная аффинность связывания кислорода по сравнению с гемоглобином взрослого человека (HbA) обусловлена ​​наличием у HbF двух димеров α / γ в отличие от двух димеров α / β HbA. Положительные гистидиновые остатки β-субъединиц HbA, которые необходимы для формирования связывающего кармана 2,3-BPG, заменяются серином.остатков в γ-субъединицах HbF. Таким образом, гистидин №143 теряется, поэтому 2,3-BPG трудно соединиться с гемоглобином плода, и он выглядит как чистый гемоглобин. Таким образом O2 поступает от матери к плоду. Как видно на следующем изображении, гемоглобин плода имеет большее сродство к кислороду, чем гемоглобин взрослого человека. Более того, миоглобин имеет самое высокое сродство к кислороду.

Различия между миоглобином (Mb), гемоглобином плода (Hb F), гемоглобином взрослого человека (Hb A)

Заболевания, связанные с 2,3-БПГ [ править ]

Гипертиреоз

В исследовании 2004 года было проверено влияние гормона щитовидной железы на уровень 2,3-BPG. В результате гипертиреоз модулирует содержание 2,3-BPG in vivo в эритроцитах путем изменения экспрессии фосфоглицератмутазы (PGM) и 2,3-BPG-синтазы. Этот результат показывает, что увеличение содержания 2,3-БПГ в эритроцитах, наблюдаемое при гипертиреозе, не зависит от каких-либо изменений скорости циркулирующего гемоглобина, но, по-видимому, является прямым следствием стимулирующего действия гормонов щитовидной железы на гликолитический эффект эритроцитов. активность. [3]

Хроническая анемия

Эритроциты увеличивают свою внутриклеточную концентрацию 2,3-BPG в пять раз в течение одного-двух часов у пациентов с хронической анемией, когда способность крови переносить кислород снижается. Это приводит к смещению кривой диссоциации кислорода вправо и к выделению большего количества кислорода в ткани.

Хроническое респираторное заболевание с гипоксией

Недавно ученые обнаружили сходство между небольшими количествами 2,3-BPG и возникновением высокогорного отека легких на больших высотах.

КОНЦЕНТРАЦИЯ ЭРИТРОЦИТА 2,3-BPG, ОБНАРУЖЕННАЯ В РАЗЛИЧНЫХ ИЗУЧЕННЫХ КЛИНИЧЕСКИХ СИТУАЦИЯХ
пГемоглобин (г / дл)2,3-БПГ (мМ)
1Нормальность12014,2 ± 1,64,54 ± 0,57
2Гипертиреоз35 год13,7 ± 1,45,66 ± 0,69
3Железодефицитная анемия4010,0 ± 1,75,79 ± 1,02
4Хроническое респираторное заболевание с гипоксией4716,4 ± 2,25,29 ± 1,13

Гемодиализ [ править ]

В исследовании 1998 года концентрация 2,3-BPG в эритроцитах была проанализирована во время процесса гемодиализа . Концентрация 2,3-BPG была выражена относительно концентрации тетрамера гемоглобина (Hb4) как отношение 2,3-BPG / Hb4. С физиологической точки зрения можно ожидать, что повышение уровня 2,3-BPG будет противодействовать гипоксии, которая часто наблюдается в этом процессе. Тем не менее, результаты показывают, что соотношение 2,3-BPG / Hb4 снизилось. Это связано с самой процедурой: считается, что механическое воздействие на эритроциты вызывает выход 2,3-БПГ, который затем удаляется гемодиализом. Концентрации кальция , фосфата , креатинина , мочевины и альбумина.не коррелировали достоверно с общим изменением соотношения 2,3-BPG / Hb4. Однако соотношение, полученное непосредственно перед диализом, значительно и положительно коррелировало с общей недельной дозировкой эритропоэтина (основного гормона образования эритроцитов ), вводимого пациентам. [4]

См. Также [ править ]

  • Кривая диссоциации кислород-гемоглобин

Ссылки [ править ]

  1. ^ Benesch, R .; Бенеш, Р. Э. (1967). «Влияние органических фосфатов из эритроцитов человека на аллостерические свойства гемоглобина». Biochem Biophys Res Commun . 26 (2): 162–7. DOI : 10.1016 / 0006-291X (67) 90228-8 . PMID  6030262 .
  2. ^ Mulquiney, PJ; Бабб, Вашингтон; Kuchel, PW (1999). «Модель метаболизма 2,3-бисфосфоглицерата в эритроците человека на основе подробных кинетических уравнений фермента: кинетическая характеристика 2,3-бисфосфоглицератсинтазы / фосфатазы in vivo с использованием ЯМР 13C и 31P» . Biochem J . 342 (3): 567–80. DOI : 10.1042 / 0264-6021: 3420567 . PMC 1220498 . PMID 10477268 .  
  3. ^ Гонсалеса-Cinca N, Переса де ла Осса P, Каррерас J, Климент F (сентябрь 2004). «Влияние гормона щитовидной железы и гипоксии на 2,3-бисфосфоглицерат, бисфосфоглицерат-синтазу и фосфоглицератмутазу в эритробластах и ​​ретикулоцитах кролика in vivo». Гормональные исследования в педиатрии . 62 (4): 191–196. DOI : 10.1159 / 000080897 . PMID 15375329 . S2CID 34271262 .  
  4. Перейти ↑ Nielsen AL, Andersen EM, Jørgensen LG, Jensen HA (октябрь 1998 г.). «Кислород и 2,3-бифосфоглицерат (2,3-БПГ) при гемодиализе». Скандинавский журнал клинических и лабораторных исследований . 58 (6): 459–67. DOI : 10.1080 / 00365519850186256 . PMID 9832337 . 
  • Берг, JM, Tymockzko, JL и Страйер Л. Биохимия . (5-е изд.). WH Freeman and Co, Нью-Йорк, 1995. ISBN 0-7167-4684-0 . 
  • «2,3 ДПГ» . GPnotebook .
  • Медицинский онлайн-словарь
  • Нельсон, Дэвид Л .; Кокс, Майкл М .; Ленингер, Альберт Л. Принципы биохимии . (4-е изд.). WH Freeman, 2005. ISBN 978-0-7167-4339-2 . 
  • Мюллер-Эстерль, В. Биохимия: основы медицины и науки о жизни . (2-е изд.). Reverté, 2008. ISBN 978-84-291-7393-2 . 
  • Родак. Гематология: клинические принципы и применение (2-е изд.). Elsevier Science, Филадельфия, 2003. ISBN 950-06-1876-1 . 
  • Гонсалес-Синка Н., Перес де ла Осса П., Каррерас Дж., Климент Ф. «Влияние гормона щитовидной железы и гипоксии на 2,3-бисфосфоглицерат, бисфосфоглицератсинтазу и фосфоглицератмутазу в эритробластах и ​​ретикулоцитах кролика». Unitat de Bioquímica, Departament de Ciéncies Fisiològiques I, Institut d'Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer, Университет Барселоны, Барселона, Испания, 2004.
  • Нильсен А.Л., Андерсен Е.М., Йоргенсен Л.Г., Йенсен Х.А. «Кислород и 2,3-бифосфоглицерат (2,3-БПГ) при гемодиализе». Отделение нефрологии, Университетская больница Видовре, Дания, 1998 г.
  • "Аналес де ла Реальная национальная академия медицины (cuaderno cuarto)". ISSN 0034-0634 

Внешние ссылки [ править ]

  • Живая модель влияния изменения 2,3 BPG на кривую насыщения оксигемоглобином