2.Сложные белки. Классификация, строение, примеры. Строение ифункции миоглобина.

Похимическомусоставувсебелкиподразделяютнапростыеисложные.Простыебелки содержат вструктуре толькоаминокислоты(альбумины,глобулины,гистоны, протамины).

Сложныебелки,кромеаминокислот,имеютнебелковыекомпоненты:

• нуклеопротеины,

• фосфопротеины,

• металлопротеины,

• липопротеины,

• хромопротеины,

• гликопротеины.

Усложныхбелков,кромебелковойцепи,имеетсядополнительнаянебелковаягруппа-

лиганд(лат.ligo-связываю),тоестьмолекула,связаннаясбелком.Вслучаееслилиганднесет структурнуюи/илифункциональнуюнагрузку,онназываетсяпростетическойгруппой.

Вролилигандамогутвыступатьлюбыемолекулы:

• молекулы, выполняющие в белкеструктурнуюфункцию –липиды, углеводы, нуклеиновыекислоты,минеральныеэлементы,какие-либодругиеорганическиесоединения: гемв гемоглобине, углеводыв гликопротеинах, ДНК иРНК в нуклеопротеинах, медь вцерулоплазмине,

• переносимыебелкамимолекулы: железов трансферрине,гемоглобинвгаптоглобине,гем в гемопексине,

• субстратыдляферментов–любыемолекулыидажедругиебелки.

Узнаваниелигандаобеспечивается:

• комплементарностьюструктуры центра связывания белка структуре лиганда,иначе говоря,пространственнымихимическимсоответствиембелкаилиганда.Ониподходятдругк другукак ключк замку,например, соответствие фермента и субстрата,

• иногда узнаваниеможет зависеть отреакционной способностиатома, к которому присоединяетсялиганд.Например,связываниекислородажелезомгемоглобина,илижирной кислоты с альбумином.

Функциилигандавсоставесложногобелкаразнообразны:

• изменяетсвойствабелков(заряд,растворимость,термолабильность),например, фосфорная кислота вфосфопротеинахили остатки моносахаридов вгликопротеинах,

• защищаетбелокотпротеолизавнеивнутриклетки,напримеруглеводнаячасть вгликопротеинах,

• ввиделигандаобеспечиваетсятранспортнерастворимыхвводесоединений,например, перенос жировлипопротеинами,

• придаетбиологическую активностьиопределяет функцию белка, например, нуклеиноваякислотавнуклеопротеинах,гемвгемоглобине,углеводврецепторныхбелках,

• влияетнапроникновение черезмембраны,внутриклеточнуюмиграцию,сортировкуисекрецию белков.Такуюфункциювыполняет,какправило,углеводныйостаток.

Нуклеопротеины–этобелки,связанныеснуклеиновымикислотами.Онисоставляют существенную частьрибосом,хроматина,вирусов.

Врибосомахрибонуклеиноваякислота(РНК)связываетсясоспецифическими рибосомальными белками.Вирусыявляются практически чистыми рибо- идезоксирибонуклеопротеинами.

В вирусах нуклеиновая кислота обеспечивает воспроизведение вируса в поражаемой клетке, а белковаячасть позволяет взаимодействовать с мембраной клетки-хозяина, сохранять вирусную ДНК или РНК, осуществ-лять некоторые специфические ферментативные реакции.

В хроматине нуклеиновая кислота представленадезоксирибонуклеиновой кислотой, связанной с разнообразными белками,среди которыхможно выделитьдвеосновные группы –гистоныинегистоновыебелки.НачальныйэтапупаковкиДНКосуществляютгистоны,более высокие уровни обеспечиваются другими белками.

ВначалемолекулаДНКобвиваетсявокруггистонов,образуянуклеосомы.Сформированная таким образом нуклеосомная нить напоминает бусы, которые складываются

всуперспираль(хроматиновая фибрилла)исуперсуперспираль(хромонемма интерфазы). Благодарягистонамидругимбелкамвконечном итогеразмерыДНКуменьшаютсявтысячираз: длина ДНК достигает 6-9 см (10^-1),а размеры хромосом – всегонесколько микрометров(10^-6).

Этапыорганизациихроматина

СтроениеифункцииРНКиДНК

Нуклеиновые кислотыявляютсяполимернымимолекуламиисостоят измономеров,называемых нуклеотидами.Нуклеотидсодержит фосфорную кислоту(один,дваилитри остатка), сахар (рибозуилидезоксирибозу),азотистоеоснование пуриновогоряда(аденин,гуанин) или пиримидинового ряда (цитозин, урацил либо тимин).

Сравнение строения азотистого основания, нуклеозида и нуклеотидаСамымраспространеннымвприродеявляетсянуклеотидаденозинтрифосфат(АТФ),

используемыйкаквысокоэнергетическоесоединениедляреакцийтрансмембранногопереноса веществ и реакций синтеза.

СтроениеАТФ

Связываясьчерезфосфатныеостатки,нуклеотидыобразуютдлинныецепочки–нуклеиновыекислоты.

Выделяютдвавидануклеиновыхкислотвзависимостиотпентозы,входящейвихсостав–

рибонуклеиновая кислота(РНК)идезоксирибонуклеиновая кислота(ДНК). Сахарофосфатный остов вДНК иРНК заряженотрицательно благодарязарядуфосфатных групп. Вто же время пуриновые и пиримидиновые основания гидрофобны.

ЦепиДНК иРНК обладаютнаправленностью, т.е. имеют3'-конеци5'-конец. В ДНК цепи антипараллельны,т.е.направленывразныестороны.Имеетсякомплементарностьазотистых

оснований,соответствиеаденинкомплементарентимину(А=Т),гуанинкомплементарен цитозину(Г=Ц).

ОтличиямеждуРНКиДНК:

• количествоцепей:вРНКоднацепь,вДНКдвецепи,

• размеры:ДНКнамногокрупнее,

• локализациявклетке:ДНКнаходитсявядре,почтивсеРНК–внеядра,

• видмоносахарида:вДНК–дезоксирибоза,вРНК–рибоза,

• азотистыеоснования:вДНКимеетсятимин,вРНК–урацил.

• функция:ДНКотвечаетзахранениенаследственнойинформации,РНК–за еереализацию.

СтроениемолекулРНКиДНК

Фосфопротеины–этобелки,вкоторыхприсутствуетфосфатнаягруппа.Онасвязываетсяс пептидной цепьючерез остаткитирозина,серина итреонина,т.е.техаминокислот,которые содержат ОН-группу.

Способприсоединенияфосфатак белку на примере серина и тирозина

Фосфорнаякислотаможетвыполнять:

• Структурнуюроль,придаваязаряд,растворимостьиизменяясвойства белка, например,вказеинемолока,яичномальбумине,вбелкахяичногожелтка(вителлини фосвитин). Они содержат 1-10% фосфора.

• Функциональную роль.В клетке присутствует много белков,которые связаны с фосфатом не постоянно, а в зависимости от активности метаболизма. Белок можетмногократно переходитьвфосфорилированнуюиливдефосфорилированнуюформу, чтоиграет регулирующую роль в его работе.

Изменениеконформациибелкавфосфорилированном и дефосфорилированном состоянии

Например,

1. Ферментыгликогенсинтазаигликогенфосфорилаза(см"Регуляцияактивностиферментов"),

2. ГистонывфосфорилированномсостояниименеепрочносвязываютсясДНКи активность генома возрастает.

Если в белке содержатся ионы одного или несколькихметаллов, то такие белки называютсяметаллопротеины.Катионыметалловсоединеныкоординационнымисвязями непосредственно с функциональными группами аминокислот белка.

Металлопротеины часто являютсяферментами.Ионыметалловвходятвсоставактивного центра фермента и здесь:

• участвуютвориентациисубстрата,

• формируютковалентныесвязисинтермедиатамиреакции,

• являютсядонорамиилиакцепторамиэлектроновпривзаимодействииферментассубстратами.

Кферментативнымметаллопротеинамотносятсябелки,содержащиенапример:

• медь–цитохромоксидаза,вкомплексесдругимиферментамидыхательнойцепимитохондрий участвует в синтезе АТФ,

• железо–ферритин,депонирующийжелезов клетке,трансферрин,переносящийжелезо в крови,сукцинатдегидрогеназа(ферментцикла трикарбоновых

кислот),лактоферрин(белок молока),

• цинк–алкогольдегидрогеназа,обеспечивающаяметаболизмэтанолаидругих спиртов,лактатдегидрогеназа, участвующая в метаболизме молочной

кислоты,карбоангидраза,образующаяугольнуюкислотуизCO2иH2O,щелочнаяфосфатаза, гидролизующая фосфорные эфиры различных соединений,α2-макроглобулин, антипротеазный белок крови, фермент кишечникакарбоксипептидаза,

• селен–тиреопероксидаза,участвующаявсинтезегормоновщитовиднойжелезы, антиоксидантный ферментглутатионпероксидаза,

• кальций–α-амилазаслюныипанкреатическогосока,гидролизующаякрахмал,

• молибден–ксантиноксидаза,отвечающаязапоследниереакциикатаболизмапуриновыхоснований,

• магний–гексокиназа,отвечающаязареакциюфосфорилированияглюкозы,

• марганец–супероксиддисмутаза,отвечающая зареакцию нейтрализациикислородного радикала супероксид-аниона О2^•¯,

• никель–уреаза,отвечающаязараспадмочевины.

Классподназваниемгликопротеиныили,болеекорректно,гликоконъюгаты–этобелки,содержащие углеводныйкомпонент, ковалентно присоединенный к полипептидной основе.Содержание углеводов в нихварьирует от 1 до 85% по массе.

Выделяютдваподклассабелков,содержащихуглеводы:протеогликаныигликопротеины. Между этими подклассами имеются существенные отличия:

Гликопротеины Протеогликаны

доляуглеводов15-20%,

несодержатуроновыхкислот,углеводныецеписодержатне

более15звеньев,

углеводимеетнерегулярноестроение.

доля углеводов 80-85%, имеютсяуроновые кислоты,углеводныецепикрайневелики,

углеводимеетрегулярноестроение.

Гликопротеины

Длясобственно гликопротеинов характернонизкоесодержание углеводов.Углеводный остаток являетсяолигосахаридом, имеет нерегулярное строение и содержит маннозу, галактозу, глюкозу,иихаминопроизводные,такжеN-ацетилнейраминовуюкислоту.Олигосахаридныецепи участвуютвгликопротеинах вобразовании высокоспецифичныхучастков узнаванияи центров связывания.Ониприсоединены каминокислотам белков либо N-гликозиднойсвязью- к

амидномуазотуаспарагина,либоО-гликозиднойсвязью-кгидроксигруппеостатковсерина, треонина,гидроксилизина.

Способыприсоединенияуглеводакбелку

Функциейгликопротеиновявляются:

1. Структурная–клеточнаястенкабактерий,костныйматрикс,например,коллаген,эластин.

2. Защитная–например,антитела,интерферон,факторысвертываниякрови(протромбин,фибриноген).

3. Рецепторная–присоединениеэффектораприводиткизменениюконформациибелка- рецептора, что вызывает внутриклеточный ответ.

4. Гормональная–гонадотропный,адренокортикотропныйитиреотропныйгормоны.

5. Ферментативная–холинэстераза,нуклеаза.

6. Транспортная–переносвеществвкровиичерезмембраны,например,трансферрин, транскортин, альбумин, Na⁺,К⁺-АТФаза.

Протеогликаны

Другаягруппагликоконъюгатов,протеогликанысостоятизбелковойчасти,ккоторойковалентноприсоединено несколько десятков полисахаридных цепей, состоящих из повторяющихся дисахаридныхостатков.

Дисахариды включаютв себя какую-либо уроновую кислоту иаминосахар. Многократно дублируясь,дисахаридыобразуютолиго-иполисахаридныецепи–гликаны.Дляуглеводной частивстречаютсядругиеназвания –кислые гетерополисахариды(т.к.имеютмного кислотныхгрупп),гликозаминогликаны(содержатаминогруппы).Избытоканионныхгрупп (сульфатных, карбоксильных) придает молекулам гликозаминогликанов

высокийотрицательныйзаряд.

Основными представителями структурных гликозаминогликанов являютсягиалуроноваякислота,хондроитинсульфаты,кератансульфатыидерматансульфаты. Эти молекулывходят в состав протеогликанов, функциейкоторыхявляется заполнение межклеточного пространстваиудержаниездесь воды, такжеони выступаюткаксмазочныйиструктурный компонент суставов и других тканевых структур.

Строениегиалуроновойкислотыихондроитинсульфата

Углеводнаячасть,аналогичносгликопротеинами,связываетсясбелкомчерезостаткисерина, треонина и аспарагина.

Схемастроенияпротеогликанов межклеточного вещества

Пофункцииструктурные протеогликаны значимыдлямежклеточного пространства, особенно соединительнойткани,в котороепогруженыколлагеновыеволокна.При помощиэлектронной микроскопии выяснено, чтоониимеютдревовидную структуру –в центре находится гиалуроноваякислота,котораячерезсвязующиебелкиприсоединяетмногочисленные"веточки" из хондроитинсульфатов, кератансульфатов, дерматансульфатов.Молекулы гликанов весьма гидрофильны, создают сетчатый желеподобный матрикс и заполняют пространство между клетками, являясь преградой для крупныхмолекул и микроорганизмов.

Ещеоднимкомпонентомпротеогликановявляетсягепарин,представлящийизсебяполимерную сульфатированную цепь гетерополисахарида, связанную с белковым ядром через остатки серина.Вкровигепарин,взаимодействуясантитромбиномIII,образуеткомплекс, блокирующий факторысвертываниякрови IIа, IХа,Ха,XIaиХIIа,чтоприменяетсядляпрофилактикитромбозов у больных различного профиля.

Хромопротеинысодержатокрашенныепростетическиегруппы.Кэтимбелкамотносятгемопротеины(содержатгем),ретинальпротеины(содержатвитамин

А),флавопротеины(содержатвитаминВ2),кобамидпротеины(содержатвитаминВ12).

Гемопротеины

Гемопротеиныподразделяютсяна

• неферментативные(гемоглобин,миоглобин),

• иферменты(цитохромы,каталаза,пероксидаза).

Небелковойчастьюгемопротеиновявляетсягем–структура,включающаявсебяпорфириновое кольцо (состоящее из 4 пиррольныхколец) и иона Fe²⁺. Железо связывается с порфириновым кольцом двумя координационными и двумя ковалентными связями.

Строениегема

Цитохромы

Цитохромы отличаются аминокислотным составом пептидных цепей и числом цепей и разделяютсянатипыа, b,с,d.Всеонинеспособнысвязыватькислород,кромецитохромаа3, который содержит ионы меди. Цитохромы находятся в составедыхательной цепии в

цепимикросомальногоокисления.

Флавопротеины

Являются ферментами окислительно-восстановительных реакций, например,сукцинатдегидрогеназа (вцикле трикарбоновыхкислот), глицерол-3-фосфат дегидрогеназа(челночная система). Они содержат производныерибофлавина(витамина В2) -флавинмононуклеотид(ФМН) ифлавинадениндинуклеотид(ФАД).

СхематичноеизображениеФМНиФАД

Гемоглобин входит всостав группы белковгемопротеины, которые входят вклассхромопротеинов, иподразделяются нанеферментативныебелки(гемоглобин,миоглобин)иферменты(цитохромы,каталаза, пероксидаза).Небелковой частью ихявляется гем –

структура,включающаявсебяпорфириновоекольцо(состоящееиз4пиррольныхколец)ииона Fe²⁺. Железо связывается с порфириновым кольцом двумя координационными и двумя ковалентнымисвязями.

Строениегемоглобина

СтроениегемоглобинаА

Гемоглобинпредставляетсобойбелок,включающий4гемсодержащиебелковыесубъединицы. Между собой протомеры соединяются гидрофобными, ионными, водородными связями, при этом они взаимодействуют не произвольно, а определенным участком – контактной поверхностью.Этот процессвысокоспецифичен, контакт происходит одновременновдесятках точекпо принципу комплементарности. Взаимодействие осуществляют разноименно заряженные группы,гидрофобные участки, неровности на поверхности белка.

Белковые субъединицы в нормальном гемоглобине могут быть представлены различными типамиполипептидныхцепей:α,β,γ,δ,ε,ξ(соответственно,греч.-альфа,бета,гамма,дельта, эпсилон, кси).В состав молекулыгемоглобина входят подвецепидвухразныхтипов.

Гемсоединяетсясбелковойсубъединицей,во-первых,через

остатокгистидинакоординационнойсвязьюжелеза,во-вторых,черезгидрофобные

связипиррольныхколецигидрофобныхаминокислот.Гемрасполагаетсякакбы"вкармане" своей цепи и формируется гемсодержащий протомер.

Нормальныеформыгемоглобина

Существуетнескольконормальныхвариантовгемоглобина:

• HbР(primitive)–примитивныйгемоглобин,содержит2ξ-и2ε-цепи,встречаетсяуэмбриона между 7-12 неделями жизни,

• HbF(foetal)–фетальныйгемоглобин,содержит2α-и2γ-цепи,появляетсячерез12 недель внутриутробного развития и является основным после 3 месяцев,

• HbA(adult)–гемоглобинвзрослых,долясоставляет98%,содержит2α-и2β-цепи,уплодапоявляетсячерез3месяцажизниикрождениюсоставляет80%всегогемоглобина,

• ^HbA2^{–гемоглобинвзрослых,долясоставляет2%, содержит2α-и2δ-цепи,}

• ^HbO2^{–оксигемоглобин,образуетсяприсвязываниикислородавлегких,влегочныхвенах}его 94-98% от всего количества гемоглобина,

• ^HbCO2^{–карбогемоглобин,образуетсяприсвязыванииуглекислогогазавтканях, в}венозной крови составляет 15-20%от всего количествагемоглобина.

Патологическиеформыгемоглобина

HbS–гемоглобинсерповидно-клеточнойанемии.

MetHb–метгемоглобин,формагемоглобина,включающаятрехвалентныйионжелезавместо двухвалентного. Такая форма образуется спонтанно, привзаимодействиимолекулы O2и гемового Fe²⁺, но обычно ферментативныхмощностей клетки хватает на его восстановление (НАДН- и НАДФН-зависимые метгемоглобин-редуктазы иглутатионоваяантиоксидантнаясистема).

Прииспользованиисульфаниламидов,употреблениинитританатрияинитратовпищевых продуктов, при недостаточностиаскорбиновой кислоты ускоряется переход Fe^2+вFe³⁺.

ОбразующийсяmetHbне способен связывать кислород и возникает гипоксия тканей.Для восстановленияFe^3+вFe^2+вклиникеиспользуютаскорбиновуюкислотуиметиленовуюсинь.

Hb-CO–карбоксигемоглобин,образуетсяприналичииСО(угарныйгаз)вовдыхаемомвоздухе. Он постоянно присутствует вкровив малыхконцентрациях, но его доляможет колебаться от условий и образа жизни.

Угарныйгазявляетсяактивнымингибиторомгем-содержащихферментов,в частности,цитохромоксидазы, 4-го комплекса дыхательной цепи.

Карбоксигемоглобин присутствует и в норме в количестве 0,5-1,5%, в сельской местности меньше, чем в городе. У курильщиков концентрация Hb-CO возрастает, в зависимости от количества сигарет в день, до 8-9%.

^HbA1С^{–гликозилированныйгемоглобин. Концентрацияегонарастает при хронической}гипергликемиииявляетсяхорошимскрининговымпоказателемуровняглюкозыкровиза длительный период времени (время жизни эритроцита, 3-4 месяца).

Гемявляетсянебелковойчастьюмногихгемопротеинов:

• гемоглобин(до85%общегоколичествагемаорганизма),локализованныйвэритроцитах и клетках костного мозга,

• миоглобинскелетныхмышцимиокарда(до17%),

• цитохромыдыхательнойцепи,

• ферментыцитохромоксидаза,цитохром

^P450^{,гомогентизатоксидаза,миелопероксидаза,каталазаиглутатионпероксидаза,тиреопероксидаза}и т.д. – менее 1%.

Кооперативноевзаимодействие

Взаимовлияниепротомероволигомерногобелкадругнадруганазываетсякооперативноевзаимодействие.

Влегкихтакоевзаимодействиесубъединицгемоглобинаповышаетегосродствоккислородуи ускоряет присоединение кислорода в 300 раз. Втканяхидет обратный процесс, сродство снижается и ускорение отдачи кислорода также 300-кратное.

Схемакооперативноговзаимодействиясубъединицгемоглобина

Объясняетсятакойфеноментем, чтовлегкихприприсоединениипервоймолекулыкислородак железу(засчет6-йкоординационнойсвязи)атомжелезавтягиваетсявплоскостьгема,кислород остается вне плоскости. Это вызывает перемещение участка белковой цепи и изменение конформациипервого протомера.Такойизмененный протомервлияетнадругиесубъединицы и облегчает связывание кислорода со второй субъединицей. Это меняет конформацию второй субъединицы, облегчая присоединение последующихмолекул кислорода и изменение другихпротомеров.

Изменение формы субъединиц гемоглобинаприприсоединениииотщеплениикислорода

ДезоксиформагемоглобинаобозначаетсякакТ-форма,напряженная(англ.tense),онаобладает существенно более низким сродством к кислороду. Оксигенированная форма, илиR-

форма(англ.relaxed), обладаетвысокимсродствомккислороду.

ИзменениерНсреды

ВлияниерНнасродствогемоглобинаккислородуноситназваниеэффектаБора.При закислении среды сродство снижается, при защелачивании – повышается.

Приповышенииконцентрациипротонов(закислениесреды)втканяхвозрастаетосвобождение кислородаизоксигемоглобина.Влегкихпослеудаленияугольнойкислоты(ввидеСО2)изкрови и одновременном увеличении концентрации кислорода высвобождаются ионы Н^+изгемоглобина.

Реакциявзаимодействиякислородасгемоглобиномупрощенноимеетвид:

Изменениесродствагемоглобинаккислородувтканяхивлегкихприизмененииконцентрации ионов H^{+и О}2обусловлено конформационными перестройками глобиновой части молекулы.

Втканяхмолекула О2 отрываетсяот железа и ионы водорода присоединяются к остаткам гистидина(глобиновойчасти),образуявосстановленныйгемоглобин(H-Hb)снизкимсродствомк кислороду. Влегкихпоступающий в большихколичествахкислород "вытесняет" ион водородаиз связи с остатком гистидина гемоглобиновой молекулы.

Механизм эффектаБора

Роль2,3-дифосфоглицерата

2,3-Дифосфоглицератобразуетсявэритроцитахиз1,3-дифосфоглицерата,промежуточного метаболитагликолиза, в реакциях, получившихназваниешунт Раппопорта.

РеакциишунтаРаппопорта

2,3-Дифосфоглицератрасполагаетсявцентральнойполоститетрамерадезоксигемоглобинаи связывается с β-цепями, образуя поперечный солевой мостик между атомами кислорода 2,3-дифосфоглицератаиаминогруппамиконцевоговалинаобеихβ-цепей,такжеаминогруппами радикаловлизинаигистидина.

Расположение2,3-дифосфоглицератавгемоглобине

Функция2,3-дифосфоглицерата заключаетсявснижении сродствагемоглобина к кислороду, что имеетособенноезначение при подъемена высотуипринехватке кислорода вовдыхаемом воздухе.Вэтихусловияхсвязываниекислородасгемоглобиномвлегкихненарушается,таккак

концентрацияегоотносительновысока.Однаковтканяхзасчет2,3-дифосфоглицератаотдача кислородавозрастает в 2 раза.

Строениеисинтезгема

Гем–структура,включающаявсебяпорфириновоекольцо(состоящееиз4пиррольныхколец)и иона Fe²⁺. Железо связывается с порфириновым кольцом двумя координационными и двумя ковалентнымисвязями.

Строениегема

Синтезгема восновном идетв предшественникахэритроцитов,в клеткахпечени, почек, слизистой кишечника и в остальныхтканях. Перваяреакция синтеза с участиемδ- аминолевулинат-синтазы(греч.δ-"дельта")происходитвмитохондриях.Следующаяреакцияприучастииаминолевулинатдегидратазы(порфобилиноген-синтазы)протекаетвцитозоле,здесь из двух молекул δ-аминолевулиновой кислоты образуется

циклическийпорфобилиноген(монопиррол).

Синтезпорфобилиногена

Послесинтезапорфобилиногеначетыреегомолекулыконденсируютсявгидроксиметилбилан, которыйдалеепревращаетсявуропорфириногентипаIиуропорфириногентипаIII.Всинтезе обоихвидов порфиринов принимает участиеуропорфириноген I-синтаза, в образовании уропорфириногена IIIдополнительнопринимает участиеферментуропорфириноген III-косинтаза.

Судьба обоихтипов уропорфириногенадвояка: онимогут окисляться до уропорфирина (на рисункенепоказано)илидекарбоксилироватьсядокопропорфириногенасоответствующеготипа.

Синтезгемаизпорфобилиногена

КопропорфириногенIIIвозвращаетсявмитохондриииокисляетсявпротопорфириногенIXи далеевпротопорфирин IX.Последнийпослесвязываниясжелезомобразуетгем,реакцию катализируетферрохелатаза(гемсинтаза).

Скоростьсинтезаглобиновыхцепейзависитотналичиягема,онускоряетбиосинтез"своих"белков.

Названияпигментов(уропорфириныикопропорфирины) былиданывеществампоисточникуих первоначального выделения, при этом восстановленные бесцветные формы называютпорфириногенами.

Для порфиринов характерно наличиеизомериивследствие различного расположения радикалов, что нашло отражение в порядковыхномерах изомеров.

Регуляциясинтезагема

Основнымрегуляторнымферментомсинтезагемаявляетсяаминолевулинатсинтаза.

1. Гем:

• напрямуюоказываетотрицательныйаллостерическийэффектнафермент,

• влияет на транскрипцию фермента. После взаимодействия с молекулой белка- репрессораформируетактивныйрепрессорныйкомплекс,связываетсясДНКиподавляет транскрипцию, мРНК для фермента не образуется и синтез фермента прекращается.

Регуляциясинтезааминолевулинатсинтазы

2. Ионыжелеза.Ихдостаточноеколичествооказываетположительныйэффектприсинтезе молекулы аминолевулинатсинтазы.

Вклеткеимеетсяжелезосвязывающий белок(англ.IRP,iron-responsive element-binding proteins–белок,связывающийжелезочувствительныйэлемент),которыйприотсутствииионов

железаобладаетсродствомкжелезочувствительномуучасткуIRE(англ.iron-responsiveelement) наматричной РНКфермента. Это связывание блокируеттрансляциюмРНК в рибосоме, т.е. подавляет синтез белковой цепи.

Приналичииионовжелезаонисвязываютсясжелезосвязывающимбелком,образуяс нимнеактивный комплекс, и это инициирует синтез фермента.

3. Положительныммодуляторомаминолевулинатсинтазыслужитвнутриклеточнаягипоксия, которая вэритропоэтическихтканях индуцирует синтез фермента.

4. В печени повышению активности аминолевулинатсинтазы способствуютразличные соединения, усиливающие работумикросомальной системы окисления(жирорастворимые вещества,стероиды)– приэтомвозрастаетпотреблениегемадляобразованияцитохрома Р450,и снижается внутриклеточная концентрация свободного гема. В результате

происходитусилениесинтезафермента.