Химия и биология белков - Ф. Гауровитц 1953

Сложные белки
Соединения белков с металлами

Ферритин — кристаллический белок, содержащий свыше 20% железа, был выделен Лауфбергером из печени и селезенки [86, 87]. Содержание железа в ферритине таково, что почти на каждую пептидную связь приходится один атом железа. Железо в ферритине находится в виде трехвалентного катиона. Если ферритин подвергнуть действию восстановителей, например Na₂S₂О₄, то его молекула расщепляется на апоферритин, не содержащий железа, и на закисные соли железа [89]. Апоферритин был получен в кристаллическом виде [89], и его молекулярный вес оказался равным 465 000 [90]. Простетической группой ферритина является неорганическое соединение окисного железа следующего состава: (FeO ∙ OH)₈(FeO ∙ ОРО₃Н₂) [91]. Ферритин, вероятно, играет роль депо железа в организме. Если окисные соли железа вводить внутривенно в организм, то они включаются в ферритин [92].

Соединения белков с металлами были выделены также из плазмы крови. Если плазму крови подвергнуть фракционированному осаждению этиловым спиртом, то во фракции IV [62] (см. стр. 175) можно обнаружить pi-глобулины, содержащие металлы. Эти металлопротеиды представляют собой смесь протеидов, содержащих медь, и протеидов, в состав которых входит железо (сидерофилины). Содержащие железо сидерофилины имеют такую же розовую окраску, как и соединения железа с гидроксамовыми кислотами. Весьма вероятно, что в сидерофилине железо соединено с группировкой —N(OH)CO—, входящей в состав белка [93]. Молекулярный вес сидерофилина 90 000. Каждая молекула белка в сидерофилине способна присоединять два атома железа.

Гемеритрин — белок, содержащий 1,01% железа, является дыхательным пигментом Sipunculus nudus, Plaseolum vulgare, Pla- seolum elongatum и других морских червей [95, 96]. Молекулярный вес гемеритрина 66 000. Несмотря на то, что каждая молекула этого белка содержит 3 атома железа, она присоединяет только 1 молекулу кислорода [97]. Гемеритрин представляет собой соединение закисного железа, не содержащее порфиринов и геминов. Он имеет желтоватый цвет, который при хранении белка переходит в коричневый, что связано с окислением железа [96]. Простетической группой гемеритрина является гемоферрин. Белок, входящий в состав гемеритрина, представляет собой глобулин, нерастворимый в не содержащей солей воде; изоэлектрическая точка его лежит при pH 5,85 [97]. Что касается гемоферрина, то он, вероятно, является полипептидом, соединенным с железом.

Гемоцианин [98] — дыхательный пигмент многих ракообразных и моллюсков [99] — представляет собой белок, соединенный с медью. По своим свойствам гемоцианины напоминают глобулины. Они могут быть получены в кристаллической форме осаждением сернокислым аммонием или путем диализа [100, 101]. Изоэлектрическая точка различных гемоцианинов лежит между pH 4,5 и 5,0. При соединении с кислородом гемоцианин переходит в окисленную форму, характеризующуюся синей окраской и содержащую 1 молекулу кислорода на 2 атома меди [102]. При понижении давления кислород отщепляется от гемоцианина, синий цвет которого переходит при этом в желтый. Медь находится в гемоцианине, вероятно, в закисной форме [103]. При действии на гемоцианин синильной или соляной кислот происходит отщепление меди [103, 104]. Гемоцианин представляет собой белок, обладающий видовой специфичностью. Это следует из того, что кристаллы гемоцианина, получаемые от животных различных видов, отличаются друг от друга по своей форме [105]. Гемоцианины, выделенные из организма омара, речного рака и других членистоногих, содержат 0,17—0,18% меди, гемоцианины же улитки Helix pomatia, Loligo и других моллюсков содержат 0,24—0,26% меди [106, 107].

До сих пор все попытки выделить простетическую группу гемоцианинов кончались неудачей. При действии на гемоцианины ферментов или щелочей были получены полипептиды, содержащие медь; однако неясно, предсуществуют ли эти соединения в молекуле гемоцианина или же они образуются вторично [108, 109].

Молекулярный вес гемоцианинов исключительно высок. Определения на ультрацентрифуге дали величины от 500 000 до 10 000 000 — наивысшие из всех когда-либо полученных для белков [110]. Того же порядка величины были получены при определении молекулярного веса гемоцианинов методом осмометрии и методом рассеяния света (см. стр. 61). Электронная микрография гемоцианина, полученного из организма краба Limulus polyphemus, показала, что молекулы гемоцианина представляют собой почти сферические частицы, диаметр которых в среднем равен 200 Å [111], Подобного же рода исследования, проведенные с гемоцианином из Busycon caniculatum, позволили установить, что его молекула состоит из параллельных пучков, каждый из которых содержит четыре палочковидные субъединицы [112].

Под действием концентрированных растворов мочевины гемоцианины подвергаются дезагрегации с образованием более мелких субъединиц [113]. Обратимая дезагрегация молекул гемоцианина вызывается также кислотами и щелочами (см. стр. 150). Эта дезагрегация происходит при условиях, которые обычно считаются слишком мягкими, чтобы вызвать денатурацию [114]. Продукты дезагрегации имеют ту же форму, что и молекула гемоцианина, и могут вновь соединяться друг с другом с образованием нативного гемоцианина. Вопрос о том, имеем ли мы здесь дело с денатурацией гемоцианина, является поэтому скорее вопросом терминологии, чем вопросом по существу процесса [114].

Эквивалентный вес гемоцианина моллюсков по отношению к одному атому меди равен 25 000, а гемоцианина членистоногих — 37 000. Из этих данных видно, что каждая молекула гемоцианина содержит большое число атомов меди и способна соединяться со многими молекулами кислорода.

Медь была найдена также в ферментах лакказе, тирозиназе, оксидазе аскорбиновой кислоты [98] и в двух белках, выделенных из плазмы крови и из печени быка, — гемокуперине и гепатокуперине. Оба белка содержат 0,34% меди [115]. Биологическая функция этих белков пока неизвестна.