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.
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]
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]
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 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]