Биохимия 1 (1984) (1128709), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Так, например, в отдельных случаях происходит прерывание аюпирали, если ОН-группа серина нли треонина взаимодействует с карбонильной группой основной цепи. 4. Пептидные группы имеют пленарную структуру, Карбонильная группа занимает транс-положение относительно ХН-группы основной цепи. Длина связей и углы между ними соответствуют таковым в дипептидах и близких к ним соединениях. 5. Четко различаются внутренняя и наружная части молекулы. Внутренняя часть молекулы почти целиком состоит из пеполярных остатков лейцина, валина, метионина, фенилаланина и не содержит боковых 3. Переносчики кнслорода- миоглобнн н гемоглобин сн ,сн НС ГЗН он Снаружи Снаружи Триитофан Снаружи Треонии Тирозин Гистидин РВ н'' Туг.пж 6!у НСЗ НС4 НС5 !ВЗ Ее Сг Рнс.
3.13. с сн, Гистидин ЕТ Плоскость раслоложенил гена Рис. 3.14. Ч81-Сеи-Бег-6!0.617-6!и-Тгр-61паеи-Ч61- !о нм наг м м Аз Аа Аз Ав м Ав Ьеи- и!9- Чв! -Тгр - А!е - Еуз- Ув1 -пм-А!а-Азрто АВ А10 А!1 А12 А13 А14 А!5 А16 Ав! В! Ув1-А1а-Юу-Ни-61у-61п-Азр- Ие-160- Иезо вг вз ва вз 65 вт вв вз вю в!! Агр-'ьеи-РЬе- Еуз- Бег- Ни- Рго-6!и-ТЬг- Еви- 40 в!г в!3 в!4 вм вм с! сг сз са сз 61и.1уз-РЬе-АВР-Агя-рне-! уз-Н!5-Ееи-Еуз5О СВ С7 СО! 002 СОЗ С04 СО5 СОВ СО7 СОВ ТЬГ-610- А!в -6 10-Мв!-1 уз - АГа -Бег-61О-АВР. ВО 01 02 03 04 05 ОВ 07 Е! Е2 ЕЗ ! еи-1 уз. 1 уз - Н и - фу - Ча ! - ТЬ г - Ча1 -Ее и - ТыГО Е4 Е5 ЕВ Е7 ЕВ Е9 Е!О Е11 Е!2 Е13 А!8-580-617.А!В- Ие -ьеи-гуз-ьуз-гуз.61уво ца цз ыв вт ыв ыз ыо ем 512 егз Нгз-Н!3-610-А18-6!и-Ееи-Еуз-Рго-Ееи-А15- 90 ЕГ4 Егз М6 ЕГ7 ЕГВ Г1 72 ГЗ 14 15 610-Бег- Нн .Агв-ТЬг- 1 уз - Нк 1 уз Ие Р о- 100 16 17 ГВ 19 Гб! 102 ГОЗ 104 105 б! Ие - ! ув- Туг-1 еи-СЫ-Рье- Ие - Бег-6Ы-А1а!!о 02 03 04 бз 06 07 08 69 610 01! Ие - Ие -НИ-Чв!-1еи-Ни-Бег-Агя-Ни-Рго!го 012 013 01Я б!5 015 617 018 019 ОН! 6Н2 61у-Авп-Рне-6!У.А1в-АВР-А!а-61п-61у-А18- гзо ВНЗ ОН4 6Н5 0Н6 Н! Н2 НЗ Н4 Н5 Нв Ме1-Авп- Суз- А16 4 60-6!и-Еви-Рне-Агр- Суз- !40 Н7 Нв Н9 Н!О Н11 Н12 Н13 Н!Я Н15 Н!5 Азр- Ие -А1в-А16-Суз-Туг-Еуз-6Ги-Ееи-61у- 150 Н!7 Н18 Н19 Н20 Н21 Н22 Н23 Н24 НС! НС2 Амннокислотная последовательность миоглобина кашалота.
Цифры и буквы под каждым остатком указывают на его положение в а-спиралях или в неспирализованных участках между ними. Например, В4 обозначает четвертый остаток в спирали В; ЕЕ7 — 7-й остаток в неспирализованном участке между спиралями Е и Е. )'Ейпппе)зоп А.Е., )ь)апзге, 205, 883 (!965); %агзоп Н.С., Ргой. 81егеос)зеш., 4, 299-333 Н9б9).) Часть ! )Аонформацня н динамика цепей глутаминовой и аспарагиновой кислот, глутамнна, аспарагнна, лизина или аргинина. Аминокислотные остатки, имеющие полярную и неполярную части, а именно треонин, тирозин и триптофан ориентированы так, что внутрь обращены их неполярные участки. Есть только два полярных остатка внутри молекулы многлобина-это два гистидина, расположенные в активном центре и играющие главную роль в функциональной активности. На наружной стороне молекулы расположены как полярные, так и неполярные аминокислотные остатки.
3.5. Участок связывания кислорода в мио- глобнне Группа гема локализуется в углублении на молекуле миоглобина. Высокополярные пропионатные боковые цепи гема располо- жены на поверхности молекулы. При физио- Схематическое изображение участка связывания кислорода в миоглобине. Пятое координационное положение занято гистидином Р8 (проксимальный гистидин); кислород связывается в шестом координационном положении; гистидин Е7 !дистальный гистидин) расположен вблизи шестого координационного положения. Рве. 3.15.
Модель участка связывания кислорода в миоглобнне, Показаны гем, проксимальный гистидин (ГЗ) и листальный гистидин (Е7). логическом значении рН они находятся в ионизированном состоянии. Остальные части гема погружены внутрь молекулы миоглобина, где ее окружают неполярные, за исключением двух гистидинов, аминокислотные остатки. Атом железа в геме присоединен непосредственно к одному из этих гистидинов, а именно к остатку Г8 (рис. 3.14 и 3.15). Этот остаток, занимающий пятое координационное положение, называется проксимальным гистидином. Атом железа примерно на 0,3 ггз выступает над плоскостью порфирина на стороне гистидина-Г8. Участок связывания кислорода раслоложен по другую сторону плоскости в сиестам координационном положении.
Рядом распола~ается второй остаток гнстидина (Е7), называемый дистальным. Остаток дистального гистидина-Е7 с гемом не связан. На рис. 3.16 показан участок карты электронных плотностей, включающий область гема. Были исследованы три физиологически таблипа З.!. Окртпенне тема Чем занято Форма Ва- 5-коор- б-е коорлилент- линани- напнониое ность онное положение иелеза по:юпе- + 2 Н!з Рб Свободно -ь 2 Нигх Оз Н!зух Дезокснмиоглобин Оксимиоглобии Ферримиоглобин 3, Переносчики кислорола- мио!'лобнн и !емоглпбин 57 бина: дезоксимио- ферримиоглобю!.
нь сходны во всем, ционного положе) ферр иоглобине в этом положении стоит вода; в дезоксимиоглобине оно свободно; в оксимиоглобине это положение занято кислородом. Связь с Оз находится под углом к связи железо — кислород (рнс. 3.17). Атом железа при оксигенировании пододвигается к плоскости гема примерно на 0,2 А.
Важно отметить, что тем, таким образом, не является жесткой структурой. Более того, перемещение атома железа при оксигенированин играет ключевую роль в функционировании гемоглобина, что будет показано в следующей главе (разд. 4.11). В контакт с темам входят аминокнс- Рис. Здб. Фрагмент карты электронной плотности миоглобина вблизи участка связывания кислорода. Электронноплотиая область, тянущаяся вдоль нижней части карты,— спираль Е.
(Печатается с любезного разрешения д-ра 3. Кепогеьу.) потные остатки, принадлежащие разным участкам линейной последовательности, в частности остатки С4 и Н14, соответствующие аминокислотам 39 и 138 линейной последовательности. Отсюда видно, что участок, связываялиий гем, в своей значительной части имеет трехмернунз структу- ру П лоскость Оаслоложения гена 1Ч вЂ” Ее — О Рнс.
3.17. Наклон н ориентация связи кислорода с атомом железа в оксимиоглобине. Угол между осью О и связью ге — О составляет 121'. Часть 1 Конформации н динамика 3.6. Жесткое окружение гема обеспечивает обратимость окснгенировання На долю участка, в котором происходит связывание кислорода, приходится лишь небольшая часть объема всей молекулы миоглобина. В самом деле, кислород непосредственно присоединяется только к атому железа в геме. Какова же роль полипептидной части молекулы в связывании и переносе кислорода? Для ответа на этот вопрос рассмотрим, как связывается кислород свободным гемом.
В водном растворе свободный феррогем способен связать кислород, но лишь на короткий момент. Объясняется это тем, что в воде феррогем быстро окисл яетсядо ферригема, который не связывает кислорода. Промежуточным продуктом в этой реакции является сандвичевое соединение, образованное двумя гемами с Оз 15 000 » Е и у Ф о и 1о ооо 5 000 600 650 450 500 Длина 550 волны, нм Рнс. 3.18. о 1 я ннс — с(снд Им — произвол»ее ив«лазо»а Им Рнс. 3.19. 59 При связывании кислорода изменяются спектры поглощения миоглобнна и гемоглобина в области видимого света. Миоглобин и гемоглобин имеют очень сходные спектры поглощения видимого света. между ними.
В миоглоби»в гем менее чувствитвлви к окислению, поскольку две молекулы миоглобипа практически ие способ»ы к ассоциации и обратова»ию сандвиче»ого соедин«»и» гвм — Π— гвм. Образование такого комплекса стерически заблокировано днстальным гистнднном и другими остатками, окружающими шестое координационное положение. Самые убедительные данные в пользу того, что стерические факторы определяют скорость окисления тема, были получены при изучении специально синтезированных модельных соединений.
Джеймс Коллман (Х Сойшап) синтезировал лсвлвзогюрфирииовые комплексы, огороисеииые «частоколом» заместителей (рис. 3.19), имитирующие участки связывания кислорода в миоглобине и ~емоглобине. В этих соединениях на одной стороне порфиринового кольца имелась «огороженная» область для связывания Оы тогда как другая сторона оставалась незакрытой и могла связывать основание. Оказалось, что если в качестве основания присоединялся замешенный имидазол, этот комплекс (рис. 3.20) приобретал такое же сродство к кислороду, как и миоглобнн.
Более того, «огороженность» ста- билизнрует ферроформу этого железопорфирина, в результате чего он приобретает способность к обратимому связы- ванин> кислорода на длительное время. Основное различие между этим модельным соединением и обычным гемом состоит в наличие заместителей, создающих «огороженную» структуру, и тем самым блокирующих образование димерного сандвича гсм — О, — гем. Следовательно, в миоглобине создается такое микроокружение простстической группы, благодаря которому она приобре- Схематическое изображение «огороженного» железопорфирина со связанным Ог «Частокол» химических заместителей препятствует сближению двух порфиринов и образованию промежуточного продукта окисления.
3. Переносчики инслорода- многлобнн и гемоглобин ы Рис. 3.20. Структурная формула «огороженного» железопорфирина. 1Со!!шап 1., Вгашпап 1.!., Козе Е., Биз!!ск К.Б„Ргос. Ха!. Асад. Вс!., 75, !053 (1978).] тает характерные свойства. Это общее правило, что функция простетической группы частично зависит от ее полипептидного окружения. В самом деле, тот же самый гем выполняет совершенно другую функцию в составе цитохрома с — белка конечного участка дыхательной цепи в митохондриях всех аэробных организмов. В цитохроме с гем обратимо переносит электроны, а не кислород.
Наконец, совсем другую роль играет гем, входящий в состав фермента каталазы, где он разлагает перекись водорода на волу и кислород. 3.7. Присутствие дистального гистидииа снижает связывание оксида углерода Оксид углерола ядовит, так как, присоелиняясь к ферромиоглобину или феррогемоглобину,он препятствует транспорту кислорода в организме. Гему свойственно высокое сродство к СО.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
