stringtranslate.com

Гем А

Гем А (или гем А ) — это гем , координационный комплекс , состоящий из макроциклического лиганда, называемого порфирином , хелатирующего атом железа. Гем А — это биомолекула , которая естественным образом вырабатывается многими организмами. Гем А, часто имеющий дихроичный зелено-красный цвет в растворе, является структурным родственником гема В , компонента гемоглобина , красного пигмента в крови.

Связь с другими гемами

Гем А отличается от гема В тем, что метильная боковая цепь в кольцевом положении 8 окисляется до формильной группы, а гидроксиэтилфарнезильная группа , изопреноидная цепь, присоединена к винильной боковой цепи в кольцевом положении 2 железного тетрапиррольного гема . Гем А похож на гем о тем, что оба имеют это фарнезильное дополнение в положении 2, но гем О не имеет формильной группы в положении 8, все еще содержа метильную группу. Правильная структура гема А, основанная на экспериментах ЯМР и ИК восстановленной формы Fe(II) гема, была опубликована в 1975 году. [1] Структура была подтверждена синтезом диметилового эфира формы, свободной от железа. [2]

История

Гем А был впервые выделен немецким биохимиком Отто Варбургом в 1951 году и показал, что он является активным компонентом интегрального мембранного металлопротеина цитохром с оксидазы. [3]

Стереохимия

Было показано, что последний структурный вопрос о точной геометрической конфигурации первого углерода в кольцевом положении 3 кольца I, углерода, связанного с гидроксильной группой, представляет собой хиральную S-конфигурацию. [4]

Подобно гему B, гем A часто присоединяется к апопротеину через координационную связь между железом гема и консервативной боковой цепью аминокислоты. В важном дыхательном белке цитохром c оксидазе (CCO) этот лиганд 5 для гема A в центре реакции кислорода представляет собой гистидильную группу. [5] Гистидин является общим лигандом для многих гемпротеинов, включая гемоглобин и миоглобин .

Гем а в цитохром с оксидазе, связанный двумя остатками гистидина (показан розовым цветом)

Гем А в цитохроме а — часть цитохрома с оксидазы, связанный 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, каждое из которых имеет свою функцию. Железо гема А цитохрома а гексакоординировано, то есть связано с 6 другими атомами. Железо гема А цитохрома а3 иногда связано 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 друг с другом, ионами меди и тесно связанным белком цитохромом с.

Как считается, формильная группа и изопреноидная боковая цепь играют важную роль в сохранении энергии восстановления кислорода цитохромом с оксидазой . Считается, что CCO отвечает за сохранение энергии восстановления дикислорода путем перекачивания протонов в межмембранное митохондриальное пространство. Как было опубликовано влиятельной группой S. Yoshikawa, как полагают, как формильная, так и гидроксиэтилфарнезильная группы гема A играют важную роль в этом критическом процессе. [7]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Коги, WS; Смайт, GA; О'Киф, DH; Маскаски, JE; Смит, ML (1975). «Гем А цитохрома c оксидазы». Журнал биологической химии . 250 (19): 7602–7622. doi : 10.1016/S0021-9258(19)40860-0 . PMID  170266.
  2. ^ Баттерсби, Алан Р.; Макдональд, Эдвард; Томпсон, Мервин; Чаудхри, Иршад А.; Клези, Питер С.; Фукс, Кристофер Дж. Р.; Хай, Тон Тат (1985). «Выделение, кристаллизация и синтез диметилового эфира порфирина а, не содержащей железа простетической группы цитохром с оксидазы». Журнал химического общества, Perkin Transactions 1 : 135. doi :10.1039/P19850000135.
  3. ^ Варбург, О; Гевиц Х. С. (1951). «Цитогемин аус Герцмускель». Zeitschrift für Physiologische Chemie . 288 (1): 1–4. дои : 10.1515/bchm2.1951.288.1.1. ПМИД  14860765.
  4. ^ Ямашита Э., Аояма Х., Яо М. и др. (2005). «Абсолютная конфигурация гидроксифарнезилэтильной группы гема А, определенная рентгеноструктурным анализом цитохром с оксидазы сердца быка с использованием методов, применимых при разрешении 2,8 ангстрема». Acta Crystallographica D. 61 ( 10): 1373–1377. doi : 10.1107/S0907444905023358 . PMID  16204889.
  5. ^ Tsukihara T, Shimokata K, Katayama Y и др. (2003). «Низкоспиновый гем цитохром с оксидазы как движущий элемент процесса протонной перекачки». PNAS . 100 (26): 15304–15309. Bibcode :2003PNAS..10015304T. doi : 10.1073/pnas.2635097100 . PMC 307562 . PMID  14673090. 
  6. ^ ab Yoshikawa, S.; Shinzawa-Itoh, K.; Nakashima, R.; et al. (1998). "Изменения структуры кристаллов, связанные с окислительно-восстановительным процессом, в цитохром c оксидазе сердца быка". Science . 280 (5370): 1723–1729. doi :10.1126/science.280.5370.1723. PMID  9624044. S2CID  37147458.
  7. ^ Shimokata K, Katayama Y, Murayama H, et al. (2007). «Путь перекачки протонов цитохромом c оксидазой бычьего сердца». PNAS . 104 (10): 4200–4205. Bibcode :2007PNAS..104.4200S. doi : 10.1073/pnas.0611627104 . PMC 1820732 . PMID  17360500.