Гем А (или гем А ) представляет собой гем , координационный комплекс , состоящий из макроциклического лиганда, называемого порфирином , хелатирующего атом железа. Гем А представляет собой биомолекулу и естественным образом вырабатывается многими организмами. Гем А, в растворе часто имеет дихроичный зеленый/красный цвет, является структурным родственником гема В , компонента гемоглобина , красного пигмента крови.
Гем A отличается от гема B тем, что метильная боковая цепь в положении кольца 8 окислена до формильной группы, а гидроксиэтилфарнезильная группа , изопреноидная цепь, присоединена к виниловой боковой цепи в положении кольца 2 гема тетрапиррола железа . Гем A похож на гем o тем, что оба имеют добавление фарнезила в положении 2, но гем O не имеет формильной группы в положении 8, но все еще содержит метильную группу. Правильная структура гема А, основанная на ЯМР и ИК-экспериментах восстановленной Fe(II) формы гема, была опубликована в 1975 году. [1] Структура была подтверждена синтезом диметилового эфира безжелезной формы. . [2]
Гем А был впервые выделен немецким биохимиком Отто Варбургом в 1951 году и показал, что он является активным компонентом интегрального мембранного металлопротеина цитохром соксидазы. [3]
Было показано, что последний структурный вопрос точной геометрической конфигурации первого углерода в положении 3 кольца I, углерода, связанного с гидроксильной группой, представляет собой хиральную S-конфигурацию. [4]
Как и гем B, гем A часто присоединяется к апопротеину через координационную связь между железом гема и консервативной боковой цепью аминокислоты. В важном респираторном белке цитохром с оксидазе (CCO) этот лиганд 5 гема А в кислородном реакционном центре представляет собой гистидильную группу. [5] Гистидин является общим лигандом для многих гемопротеинов, включая гемоглобин и миоглобин .
Гем А в цитохроме, часть цитохром-с-оксидазы, связанная двумя остатками гистидина (показаны розовым цветом) [6]
Примером металлопротеина, содержащего гем А, является цитохром с-оксидаза. Этот очень сложный белок содержит гем А в двух разных местах, каждый из которых выполняет разные функции. Железо гема А цитохрома А гексакоординировано, то есть связано с 6 другими атомами. Железо гема А цитохрома а3 иногда связывается с 5 другими атомами, оставляя шестой участок доступным для связывания дикислорода (молекулярного кислорода ). [6] Кроме того, этот фермент связывает 3 иона меди, магния, цинка и несколько ионов калия и натрия. Считается, что две группы гема А в CCO легко обмениваются электронами между собой, ионами меди и тесно связанным белком цитохромом с.
Считается, что как формильная группа, так и боковая цепь изопреноида играют важную роль в сохранении энергии восстановления кислорода цитохром-с-оксидазой . Считается, что CCO отвечает за сохранение энергии восстановления дикислорода путем перекачки протонов в межмембранное митохондриальное пространство. По данным влиятельной группы С. Йошикавы, как формильная, так и гидроксиэтилфарнезильная группы гема А играют важную роль в этом критическом процессе. [7]