Металлопротеины

Сложные белки могут в качестве небелковой части могут содержать

металлы (такие, как медь, железо, магний, цинк, селен и др.). Объединение белковой части с металлом, как правило, происходит посредством коплексной связи, без каких либо специальных группировок атомов. К числу металлопротеинов относятся около сотни ферментов, например, полифенолоксидаза, цитохромоксидаза (содержат Cu), карбоангидраза, алкогольдегидрогеназа, карбоксипептидаза, ДНК-и РНК-полимеразы (содержат Zn), цитохромы, каталаза, пероксидаза содержат Fe. Важная функция металлопротеинов связана с транспортированием металлов и/или их накоплением. К транспортным белкам относится металлопротеин трансферрин. Он синтезируется в печени и способен связывать только окисленное железо. Поступающее в кровь железо окисляется с помощью феррооксидазы, являющейся медь-содержащим белком плазмы крови церулоплазмином. Одна молекула трансферрина может связать один или два иона Fe, но одновременно с анионом CO c образованием комплекса трансферрин-2. В норме трансферрин крови насыщен железом примерно на 33%.

Ферритин – олигомерный белок, состоящий из тяжелых и легких полипептидных цепей, составляющих 24 протомера. Это пример металлопротеина, депонирующего железо. Ферритин может находиться в нескольких изоформах в зависимости от разного набора протомеров. По своей архитертуре ферритин – полая сфера, внутри которой может содержаться от 3000 до 45000 ионов трехвалентного железа. Тяжелые цепи ферритина окисляют двухвалентное железо с образованием трехвалентного. Ферритин содержится почти во всех тканях, но в наибольшем количестве в печени, селезенке и костном мозге.

Инсулин – гормон, вырабатываемый β-клетками поджелудочной железы и синтезирующийся в виде неактивного предшественника – препроинсулина, в ходе последовательного протеолиза в конечном итоге расщепляется до инсулина и С-пептида. Инсулин и С-пептиды в эквимолярных количествах включаются в секреторные гранулы. В гранулах инсулин соединяется с цинком, образуя димеры и гексамеры (рис. 9.2).

Рис.9.2. Гексамерный комплекс инсулина с Zn²⁺

Особое внимание необходимо уделить железо-серным белкам, содержащим негемовое железо. FeS-белки входят в состав электроннотранспортной цепи в комплекс I (содержащим кроме FMN не менее пяти железо-серных белков) и комплекс III, включающий один FeS-белок, цитохром с₁ и две разные формы цитохрома b.

Атомы железа в FeS-белках собраны в несколько групп, т.н. железо-серных центров. Известны 3 типа FeS-центров – FeS, Fe₂S₂, Fe₄S₄, в которых атом железа связан с атомом серы остатков цистеина или неорганической серы (рис.9.3).

Рис.9.3. Железо-серные центы ферритина: Fe₂S₂-центр (слева), Fe₄S₄-центр (справа)

FeS-центр – атом железа связан координационными связями с четырьмя атомами серы, принадлежащими четырем остаткам цистеина в белке; Fe₂S-центр ‒ каждый из двух атомов железа связан координационными связями с двумя атомами неорганической серы и двумя остатками цистеина в белке; Fe₄S₄-центр ‒ ( четыре атома железа), каждый из четырёх атомов железа связан с четырьмя атомами серы и четырьмя остатками цистеина в белке.