Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с гемопротеинов )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Связывание кислорода с простетической группой гема, которая будет частью гемопротеина.

Гемопротеины (или haemprotein ; также гемо- или haemoprotein ), или гем белки, представляет собой белка , который содержит гем протезной группы . Это очень большой класс металлопротеинов . Гемовая группа обеспечивает функциональность, которая может включать перенос кислорода, восстановление кислорода, перенос электронов и другие процессы. Гем связан с белком либо ковалентно, либо нековалентно, либо и тем, и другим. [1]

Гема состоит из железа , связанный катиона в центре сопряженного основания в порфирине , а также других лигандов , присоединенный к «продольным участкам» из железа. Порфириновое кольцо представляет собой плоский дианионный тетрадентатный лиганд. Железо обычно представляет собой Fe 2+ или Fe 3+ . На аксиальных участках прикреплены один или два лиганда. Порфириновое кольцо имеет 4 атома азота, которые связываются с железом, оставляя два других координационных положения железа доступными для связывания с гистидином белка и двухвалентным атомом. [1]

Гемепротеины, вероятно, эволюционировали, чтобы включить атом железа, содержащийся в протопорфириновом IX кольце гема, в белки. Поскольку он заставляет гемепротеины реагировать на молекулы, которые могут связывать двухвалентное железо, эта стратегия поддерживалась на протяжении всей эволюции, поскольку он выполняет важные физиологические функции. Кислород (O 2 ), оксид азота (NO), монооксид углерода (CO) и сероводород (H 2 S) связываются с атомом железа в гемовых белках. После связывания с простетическими гемовыми группами эти молекулы могут модулировать активность / функцию этих гемопротеинов, обеспечивая передачу сигнала. Поэтому при производстве в биологических системах (клетках) эти газообразные молекулы называют газопередатчиками.

Модель из Fe- протопорфирина IX субъединицей Гем B кофактора.

Из-за их разнообразных биологических функций и широкого распространения гемепротеины являются одними из наиболее изученных биомолекул. [2] Данные о структуре и функции гемового белка были собраны в The Heme Protein Database (HPD), вторичной базе данных для Protein Data Bank . [3]

Роли [ править ]

Сенсорная система также опирается на некоторых гемопротеинах включая FixL , датчик кислорода, СООА , датчик моноксида углерода, и растворимый гуанилатциклазы .

Гемоглобин и миоглобин [ править ]

Гемоглобин и миоглобин являются примерами гемопротеинов, которые соответственно транспортируют и хранят кислород у млекопитающих. Гемоглобин - это четвертичный белок, который встречается в красных кровяных тельцах, тогда как миоглобин - это третичный белок, обнаруженный в мышечных клетках млекопитающих. Хотя они могут различаться по расположению и размеру, их функции аналогичны. Оба гемопротеина содержат простетическую группу гема.

His-F8 миоглобина, также известный как проксимальный гистидин, ковалентно связан с 5-м координационным положением железа. Кислород взаимодействует с дистальным His посредством водородной связи, а не ковалентной. Он связывается с 6-м координационным положением железа, His-E7 миоглобина связывается с кислородом, который теперь ковалентно связан с железом. То же самое и с гемоглобином; однако, будучи белком с четырьмя субъединицами, гемоглобин содержит всего четыре гемовых единицы, что позволяет четырем молекулам кислорода в общей сложности связываться с белком.

Миоглобин и гемоглобин - это глобулярные белки, которые служат для связывания и доставки кислорода с помощью простетической группы. Эти глобины значительно повышают концентрацию молекулярного кислорода, который может переноситься в биологических жидкостях позвоночных и некоторых беспозвоночных.

Различия возникают в связывании лиганда и аллостерической регуляции.

Миоглобин [ править ]

Миоглобин содержится в мышечных клетках позвоночных. Приведенные в действие мышечные клетки могут быстро нуждаться в большом количестве кислорода для дыхания из-за их энергетических потребностей. Следовательно, мышечные клетки используют миоглобин для ускорения диффузии кислорода и действуют как локальные запасы кислорода в периоды интенсивного дыхания. Миоглобин также сохраняет необходимое количество кислорода и делает его доступным для митохондрий мышечных клеток.

Гемоглобин [ править ]

У позвоночных гемоглобин находится в цитозоле красных кровяных телец. Гемоглобин иногда называют белком, транспортирующим кислород, чтобы противопоставить его миоглобину, который является стационарным.

У позвоночных кислород поступает в организм тканями легких и передается эритроцитам в кровотоке. Затем кислород распределяется по всем тканям тела и выгружается из красных кровяных телец в дышащие клетки. Затем гемоглобин улавливает углекислый газ, который возвращается в легкие. Таким образом, гемоглобин связывает и разгружает кислород и углекислый газ в соответствующих тканях, служа для доставки кислорода, необходимого для клеточного метаболизма, и удаления образующегося отхода, CO 2 .

Цитохром с оксидаза [ править ]

Цитохром с оксидаза - это фермент, встроенный во внутреннюю мембрану митохондрий. Его основная функция - окислять белок цитохрома с . Цитохром с оксидаза содержит несколько активных центров металлов.

Созданы гемовые белки [ править ]

Pincer-1 [1] : разработанный гем-связывающий пептид, имеющий полностью бета-вторичную структуру. ВЫШЕ: Топологическое представление Pincer-1, показывающее вторичную структуру и сконструированные взаимодействующие остатки. НИЖЕ: Трехмерная модель Pincer-1, состоящая из атомов. Эта модель была частично подтверждена с помощью ЯМР .

Благодаря разнообразным функциям молекулы гема: как переносчик электронов, переносчик кислорода и как кофактор фермента, связывающие гем белки постоянно привлекают внимание разработчиков белков. Первоначальные попытки дизайна были сосредоточены на α-спиральных связывающих гем белках, отчасти из-за относительной простоты конструирования самособирающихся спиральных пучков. Сайты связывания гема были сконструированы внутри межспиральных гидрофобных бороздок. Примеры таких конструкций включают:

  • Гелихром [2] [3]
  • Глобин-1 [4]
  • Cy-AA-EK [5]
  • Пептиды IIa / IId [6]
  • α2 [7]
  • Трансмембранные спиральные конструкции [8] [9] [10] .

Более поздние попытки проектирования были сосредоточены на создании функциональных спиральных связок гема, таких как:

  • Оксидоредуктазы [11] [12]
  • Пероксидазы [13] [14]
  • Электронно-транспортные белки [15]
  • Белки транспорта кислорода [16]
  • Фоточувствительные белки [17]

Методы конструирования достигли такой степени развития, что теперь можно создавать целые библиотеки гемсвязывающих спиральных белков [18] .

Недавние попытки разработки были сосредоточены на создании полностью связывающих бета-гем белков, новая топология которых очень редко встречается в природе. К таким конструкциям относятся:

  • Клещи-1 [19]
  • β-шпилечные пептиды [20]
  • β-листовые минипротеины [21]
  • Многонитевые пептиды β-складок [22]

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б Нельсон, DL; Кокс, М.М. "Ленингер, принципы биохимии", 3-е изд. Стоит опубликовать : Нью-Йорк, 2000. ISBN  1-57259-153-6 .
  2. ^ Гибни, Брайан Р .; Эльвекрог, ММ; Риди, CJ (18 сентября 2007 г.). «Разработка базы данных электрохимических функций структуры гемового белка» . Исследования нуклеиновых кислот . 36 (База данных): D307 – D313. DOI : 10.1093 / NAR / gkm814 . PMC 2238922 . PMID 17933771 .  
  3. ^ База данных гемового белка
  4. ^ SJ Lippard, JM Berg «Принципы биоинорганической химии» Университетские научные книги: Милл-Вэлли, Калифорния; 1994. ISBN 0-935702-73-3 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • База данных гемового белка
  • Гемепротеины в Национальных медицинских предметных рубриках США (MeSH)