Биливердин (от латинского «зеленая желчь») представляет собой зеленый тетрапирроловый желчный пигмент , продукт катаболизма гема . [1] [2] Это пигмент, ответственный за зеленоватый цвет, который иногда наблюдается при синяках . [2]
Биливердин образуется в результате распада гемовой части гемоглобина в эритроцитах . Макрофаги разрушают стареющие эритроциты и расщепляют гем на биливердин вместе с гемосидерином , в котором биливердин обычно быстро восстанавливается до свободного билирубина . [1] [3]
Биливердин ненадолго виден при некоторых синяках и имеет зеленый цвет. При ушибах его распад на билирубин приводит к желтоватому цвету. [2]
Биливердин был обнаружен в избытке в крови людей, страдающих заболеваниями печени. Желтуха вызвана накоплением биливердина или билирубина (или того и другого) в системе кровообращения и тканях. [1] Желтуха кожи и склер (белков глаз) характерна для печеночной недостаточности.
Хотя обычно биливердин считается просто отходным продуктом распада гема, появляется все больше данных, свидетельствующих о том, что биливердин – и другие желчные пигменты – играют физиологическую роль в организме человека. [4] [5]
Желчные пигменты, такие как биливердин, обладают значительными антимутагенными и антиоксидантными свойствами и, следовательно, могут выполнять полезную физиологическую функцию. [5] Было показано, что биливердин и билирубин являются мощными поглотителями гидропероксильных радикалов . [4] [5] Также было показано, что они ингибируют действие полициклических ароматических углеводородов , гетероциклических аминов и окислителей – все из которых являются мутагенами . Некоторые исследования показали, что люди с более высокими уровнями концентрации билирубина и биливердина в организме имеют меньшую частоту рака и сердечно-сосудистых заболеваний . [4] Было высказано предположение, что биливердин, как и многие другие тетрапиррольные пигменты, может действовать как ингибитор протеазы ВИЧ-1 [6] , а также оказывать благотворное воздействие при астме [5] , хотя для подтверждения этих результатов необходимы дальнейшие исследования. . В настоящее время нет практического применения биливердина для лечения каких-либо заболеваний.
Биливердин является важным пигментным компонентом скорлупы птичьих яиц, особенно синей и зеленой скорлупы. В скорлупе синих яиц концентрация биливердина значительно выше, чем в скорлупе коричневых яиц. [7]
Исследования показали, что биливердин яичной скорлупы вырабатывается из скорлуповой железы, а не в результате распада эритроцитов в кровотоке, хотя нет никаких доказательств того, что источниками этого материала не являются ни тетрапирролы , ни свободный гем из плазма крови. [ нужны разъяснения ] [ нужна ссылка ]
Помимо присутствия в скорлупе птичьих яиц, другие исследования также показали, что биливердин присутствует в сине-зеленой крови многих морских рыб, крови табачного рогового червя , крыльях мотыльков и бабочек, сыворотке и яйцах лягушек и плацента собак. [8] У собак это в крайне редких случаях может привести к рождению щенков с зеленой шерстью; однако зеленый цвет тускнеет вскоре после рождения. [9] У саргана ( Belone belone ) и родственных видов кости ярко-зеленые из-за биливердина. [ нужна цитация ] Зеленая окраска многих кузнечиков и личинок чешуекрылых также обусловлена биливердином. [10]
Биливердин также присутствует в зеленой крови, мышцах, костях и слизистой оболочке сцинков рода Prasinohaema , обитающих в Новой Гвинее . Неясно, является ли присутствие биливердина какой-либо экологической или физиологической адаптацией. Было высказано предположение, что накопление биливердина может сдерживать вредоносное заражение малярийными паразитами Plasmodium , хотя статистически значимой корреляции не установлено. [11] Камбоджийская лягушка Chiromantis samkosensis также демонстрирует эту характеристику наряду с бирюзовыми костями. [12]
В комплексе с реинжиниринговым бактериальным фитохромом биливердин использовался в качестве ИК-излучающего хромофора для визуализации in vivo. [13] [14] В отличие от флуоресцентных белков , которые формируют свой хромофор посредством посттрансляционных модификаций полипептидной цепи , фитохромы связывают внешний лиганд (в данном случае биливердин), и для успешной визуализации первого зонда на основе бактериофитохрома потребовалось добавление экзогенный биливердин. [13] Недавние исследования показали, что флуоресцентные белки на основе бактериофитохрома с высоким сродством к биливердину можно визуализировать in vivo, используя только эндогенный лиганд, и, следовательно, с той же легкостью, что и обычные флуоресцентные белки. [14] Появление второго и последующих поколений биливердин-связывающих зондов на основе бактериофитохрома должно расширить возможности неинвазивной визуализации in vivo.
Новый класс флуоресцентных белков был выделен из фикобилипротеина цианобактерий ( Trichodesmium erythraeum ) , α- аллофикоцианина , и в 2016 году получил название малого ультракрасного флуоресцентного белка ( smURFP ) . smURFP автокаталитически самостоятельно включает хромофор биливердин без необходимости использования внешнего белка . известный как лиаза . [15] Флуоресцентные белки медуз и кораллов требуют кислорода и производят стехиометрическое количество перекиси водорода при образовании хромофора . [16] smURFP не требует кислорода и не производит перекись водорода и использует хромофор биливердин. smURFP имеет большой коэффициент экстинкции (180 000 М -1 см -1 ) и скромный квантовый выход (0,20), что делает его биофизическую яркость сравнимой с eGFP и примерно в 2 раза ярче, чем большинство красных или дальнекрасных флуоресцентных белков , полученных из коралл . Спектральные свойства smURFP аналогичны органическому красителю Cy5 . [15]