БИОХИМИЯ - Л. Страйер - 1984

ТОМ 1

ЧАСТЬ I. КОНФОРМАЦИЯ И ДИНАМИКА

ГЛАВА 3. ПЕРЕНОСЧИКИ КИСЛОРОДА—МИОГЛОБИН И ГЕМОГЛОБИН

Заключение

Миоглобин и гемоглобин-белки, выполняющие у позвоночных роль переносчиков кислорода. Миоглобин облегчает перенос кислорода в мышцах и обеспечивает его накопление в этой ткани. Гемоглобин, находящийся в эритроцитах, является переносчиком кислорода в крови. Способность этих белков связывать кислород обусловлена наличием в их молекуле, прочно связанной простетической группы гема. Гем представляет собой замещенный порфирин с центрально расположенным атомом железа. Железо в геме может быть в ферроформе (+2) или ферриформе (+3). Только ферроформа способна связывать O₂.

Миоглобин представлен одной полипептидной цепью, состоящей из 153 аминокислотных остатков (17,8 кДа), и имеет компактную форму. Во внутренней части молекулы находятся почти исключительно неполярные остатки, тогда как снаружи расположены и полярные, и неполярные аминокислотные остатки. Около 75% полипептидной цепи имеет структуру а-спирали, причем имеется 8 спирализованных участков. Единственный феррогем локализован в неполярной нише, что защищает его от окисления в ферриформу. Атом железа в геме непосредственно связан с атомом азота боковой цепи гистидина. Этот проксимальный гистидин (F8) занимает пятое координационное положение. Шестое координационное положение по другую сторону плоскости гема - это участок связывания O₂. Второй гистидин, называемый дистальным (Е7), расположен непосредственно рядом с этим участком. Проксимальный гистидин повышает сродство гема к кислороду, а дистальный гистидин оказывает стерический эффект, снижая связывание оксида углерода. Дистальный гистидин и другие аминокислотные остатки вблизи шестого координационного положения подавляют также окисление гема в ферриформу.

Из смеси денатурированного (с развернутой структурой) апомиоглобина и гема можно получить функционально активный миоглобин. Такой опыт по ренатурации показывает, что конформация миоглобина предопределена последовательностью аминокислот в нем; аналогичное явление впервые было установлено в отношении рибонуклеазы. Во внутренней части молекулы миоглобина сгруппированы неполярные аминокислотные остатки, что, по-видимому, обеспечивает взаимное притяжение, необходимое для образования свернутой компактной структуры.

Гемоглобин состоит из четырех полипептидных цепей, каждая из которых содержит гем. Гемоглобин А-основной гемоглобин взрослого организма - имеет субъединичную структуру α₂β₂- Гемоглобин А₂-минорный гемоглобин взрослых - имеет состав α_2δ2, а эмбриональный гемоглобин F-α₂γ₂. Пространственные структуры

α- и β-цепей гемоглобина и миоглобина обладают поразительным сходством, несмотря на большие различия в последовательности аминокислотных остатков. Сравнение последовательности аминокислот в гемоглобинах многих видов животных показало, что положение девяти аминокислот остается во всех случаях практически инвариантным. К этой группе консервативных аминокислотных остатков относится несколько остатков, расположенных вблизи гема, в частности проксимальный и дистальный гистидины. Консервативным свойством является также выраженная неполярность внутренней части структуры каждой субъединицы.