БІОХІМІЯ - Підручник - Остапченко Л. І. - 2012

Розділ 5. БУДОВА, ВЛАСТИВОСТІ Й ФУНКЦІЇ БІЛКІВ

5.5. Особливості функціонування олігомерних білків

5.5.1. Структура й функції міоглобіну

Міоглобін відносять до класу гемвмісних білків, тобто він містить простетичну групу (гем), досить міцно зв'язану з білковою частиною. Міоглобін належить до глобулярних білків; він має тільки один поліпептидний ланцюг.

Міоглобін є в червоних м'язах і бере участь в акумулюванні кисню. Під час інтенсивної м'язової праці, коли парціальний тиск кисню в тканині падає, О₂ вивільнюється з комплексу з міоглобіном і використовується в мітохондріях клітин для отримання необхідної для роботи м'язів енергії. Міоглобін містить не- білкову частину (гем) і білкову (апоміоглобін).

Гем - молекула, яка має структуру циклічного тетрапіролу, де чотири пірольні кільця сполучені метиленовими містками і містять чотири метильні, два вінільні та два пропіонатні бічні ланцюги. Ця органічна частина гему називається протопорфірином. Можливі 15 варіантів розташування бокових ланцюгів, але у складі гемопротеїнів присутній лише один ізомер - протопорфірин ІХ. У гемі чотири атоми азоту пірольних кілець поєднані чотирма координаційними зв'язками з Fe²⁺, який міститься в центрі молекули (рис. 5.29).

Апоміоглобін - білкова частина міоглобіну; первинна структура представлена послідовністю з 153 амінокислот, які у вторинній структурі укладені у вісім а-спіралей. α-Спіралі позначають латинськими літерами від А до Н, починаючи з N-кінця поліпептидного ланцюга; вони містять від 7 до 23 амінокислот. Для позначення індивідуальних амінокислот у первинній структурі апоміоглобіну використовують або написання їхнього порядкового номера від N-кінця (скажімо, Гіс₆₄, Фен₁₃₈), або букву а-спіралі й порядковий номер даної амінокислоти в цій спіралі, починаючи з N-кінця (наприклад, Гіс F₈).

Третинна структура має вигляд компактної глобули (усередині практично немає вільного місця), утвореної за рахунок петель і поворотів в ділянці неспіралізованих ланцюгів білка. Внутрішня частина молекули практично повністю складається з гідрофобних радикалів, за винятком двох залишків Гіс, які розміщуються в активному центрі.

Гем - специфічний ліганд апоміоглобіну, що приєднується до білкової частини в заглибині між двома α-спіралями - F і Е. Центр зв'язування з гемом утворений переважно гідрофобними залишками амінокислот, що оточують гідрофобні пірольні кільця гему.

Class="center">

Рис. 5.29. Будова гему, який входить до складу міоглобіну та гемоглобіну

До активного центру апоміоглобіну крім гідрофобних амінокислот входять також два залишки Гіс (Гіс₆₄ і Гіс₉₃, або Гіс Е₇ і Гіс _F8), які відіграють важливу роль у функціонуванні білка. Вони розміщені по різні боки від площини гему і входять до складу спіралей F і Е, між якими розміщується гем. Атом заліза в гемі може утворювати шість координаційних зв'язків, чотири з яких утримують Fe²⁺ у складі протопорфірину ІХ (сполучаючи його з атомами азоту пірольних кілець), а п'ятий зв'язок виникає між Fe²⁺ і атомом азоту імідазольного кільця Гіс F₈ (рис. 5.30).

Рис. 5.30. Розміщення гему в активному центрі апоміоглобіну та протомерів апоміоглобіну

Гіс Е₇ хоч і не зв'язаний з гемом, він, однак, необхідний для правильної орієнтації та приєднання другого ліганду - О₂ до міоглобіну.

Амінокислотне оточення гему створює умови для досить міцного, але оборотного зв'язування О₂ з Fe²⁺ міоглобіну. Гідрофобні залишки амінокислот, які оточують гем, запобігають проникненню до центра зв'язування міоглобіну води й окисненню Fе²⁺ до Fe³⁺. Тривалентне залізо у складі гему не здатне приєднувати О₂.