Водородные связи в гемоглобине

У ряда белковых соединений несколько сложных полипептидных цепей белка могут агрегироваться вместе, создавая более сложный комплекс определённого строения, называемый четвертичной структурой белка. Каждая полипептидная цепь, образующая четвертичную структуру, называется субъединицей и сохраняет свойственные ей первичную, вторичную и третичную структуры, однако биологическая роль комплекса в целом отличается от биологической роли субъединиц вне комплекса. Фиксация четвертичной структуры обеспечивается водородными связями и гидрофобными взаимодействиями между субъединицами. Например, молекула гемоглобина - белка с четвертичной структурой - состоит из четырёх субъединиц, окружающих гем (простетическую железосодержащую группу - железопорфирин) между субъединицами нет ковалентной СВЯЗИ, однако тетрамер представляет собой единое целое, в котором субъединицы тесно связаны и ведут себя в растворе как одна молекула. Наличие четвертичной структуры характерно также для других металлопротеинов и для иммуноглобулинов. При формировании четвертичной структуры белка образующийся комплекс может содержать, помимо субъединиц полипептидной структуры, и субъединицы иной полимерной природы, а также соединения других классов. [c.71]

В белке волос и шерсти, а также других кератинах а-спирали многократно скручены друг с другом в многожильные тяжи, которые образуют видимые глазом нити. Цепи белков шелка вытянуты во всю длину (а не свернуты в спираль) и соединены с параллельными цепями водородными связями в листы, показанные на рис. 21-2,а. В глобулярных белках цепи не являются полностью вытянутыми или полностью свернутыми в а-спираль чтобы молекула имела компактную структуру, она должна быть надлежащим образом деформирована. В молекуле миоглобина (см. рис. 20-25) 153 аминокислоты белковой цепи свернуты в восемь витков а-спирали (обозначенные на рисунке буквами А-Н), которые в свою очередь свернуты так, что в результате получается компактная молекула. Витки Е и Р образуют карман, в котором помещается группа гема, и молекула кислорода может связываться с атомом железа этого гема. Подобным же образом построена молекула гемоглобина, которая состоит из четырех миоглобиновых единиц (см. рис. 20-26). Небольшой белок цитохром с (см. рис. 20-23) имеет меньше места для витков а-спирали. 103 аминокислоты этого белка свернуты вокруг его группы гема подобно кокону, оставляя к ней доступ только в одном месте. У более крупных ферментов, например трипсина (223 аминокислоты) и карбоксипептидазы (307 аминокислот) в центре молекулы имеются области, где белковая цепь делает ряд зигзагов, образуя несколько параллельных нитей, скрепленных водородными связями подобно тому, как это имеет место в молекуле шелка. [c.317]

Сероводород — бесцветный газ тяжелее воздуха, обладающий неприятным запахом. Он очень токсичен. Отравляющее действие сероводорода объясняют его взаимодействием с железом гемоглобина. При этом функция гемоглобина как переносчика кислорода нарушается или вовсе парализуется. Химическое строение H2S аналогично строению воды, если не учитывать малую степень гибридизации орбиталей атома серы. Молекула H2S намного менее полярна, чем молекула воды, вследствие того, что ОЭО серы меньше, чем кислорода. Поэтому в сероводороде водородные связи практически отсутствуют в любом агрегатном состоянии. Собственная ионизация сероводорода ничтожна, и его ионное произведение [HaS JpS"] = 10 . В воде ионизация сероводорода [c.441]

Пространство, занимаемое малыми лигандами, такими, как кислород, вода, азид-ион и СО, граничит с железопорфирином и четырьмя аминокислотами, а именно с дистальными гистидином Е7, Валином Е11, фенилаланином D1 и лейцином G8 (или лейцином В10 в миоглобине) см., например, работы [8, 172]. Последние три из названных аминокислот имеют гидрофобные боковые цепи и находятся в контакте с периферией порфиринового кольца. С другой стороны, имидазол гистидина относится к гидрофильным остаткам и соприкасается с порфирином, хотя и находится в непосредственной близости от оси Fe—X. Имидазол расположен почти перпендикулярно плоскости гема, и один из атомов азота находится на расстоянии 380 пм от плоскости гема и на расстоянии 170 пм от перпендикуляра к плоскости, проходящего через атом железа. Второй атом азота имидазола находится на поверхности белка. Первый из атомов азота образует водородные связи с молекулой воды и азид-ионом в координационной сфере комплексов Fe(III) гемоглобина и миоглобина [171, 211, 232], как это показано на структурных схемах II и III [c.159]

В определенных условиях (присутствие солей, 8М мочевины или резкие изменения pH) молекула гемоглобина обратимо диссоциирует на две а-и две 3-цепи. Эта диссоциация обусловлена разрывом водородных связей. После удаления солей или мочевины происходит автоматическая ассоциация исходной молекулы гемоглобина (рис. 1.25). [c.69]

Детальный анализ структуры этих белков приводит к важным выводам [ПО—ИЗ]. Внутренность молекулы миоглобина заполнена плотно упакованными неполярными боковыми цепями аминокислотных остатков. То же справедливо для каждой из четырех цепей гемоглобина [114]. Число внутренних остатков равно 36 и включает два Гис, связанных с гемом. С учетом Гли, но не Про, общее число неполярных остатков в цепях гемоглобина лошади равно 72 (в каждой из двух а-цепей) и 78 (в каждой из двух р-цепей). Многие остатки Гли и Ала, будучи слабо гидрофобными, располагаются на поверхности молекулы. Объемистые неполярные боковые цепи, не находящиеся внутри глобулы, спрятаны в выемке вблизи поверхности, что сводит до минимума контакты с водой. Все боковые цепи, ионизуемые при нейтральном pH, находятся на поверхности глобулы. То же справедливо для других полярных боковых цепей, за исключением связанных с гемом Гис и Тре С4, которые соединены водородной связью [ПО]. В целом в миоглобине из 77 полярных групп (включая Три) только 5—6 расположено внутри глобулы, а остальные находятся на ее поверхности [П4]. Изучение гемоглобинов различных видов позвоночных (приматы, лошадь, свинья, кролик, лама, карп, минога) и миоглобинов кашалота и человека показало, что при замещениях 33 внутренних остатков в подавляющем большинстве случаев сохраняется их неполярный характер (табл. 4.12) [П1]. Эти остатки не контактируют с водой. Напротив, на поверхности глобулы имеется 10 инвариантно неполярных остатков. [c.232]

Водородные связи пропионовых групп порфирина. Та часть структуры, с помощью которой белковое окружение гемовой группы могло бы управлять ориентацией порфирина, может быть выявлена путем сравнения окружения гема в субъединицах гемоглобина млекопитающих и в миоглобине кашалота. Как показано на рис. 13, значительное структурное различие касается пропионовокислых [c.60]

Остатки с дистальной стороны плоскости указаны заштрихованными кружками, остатки с проксимальной стороны — светлыми кружками. Остатки, образующие водородные связи с про-пионовыми карбоксильными группами, указаны в верхней части рисунка для миоглобина кашалота [11]--слева и гемоглобина лошади [99] —справа (Кендрью [148] и Перутц [147]). [c.61]

Для связанного кислорода были предложены две структуры типа тс-комплекса, как для лигандов типа этилена (см. структуру IV), или нелинейная структура V, которая была первоначально предложена Полингом и действительно была обнаружена для иона N3 . Положение обоих атомов кислорода пока не удалось достоверно установить по картам электронной плотности гемоглобина или миоглобина, но различие фурье-карт Ре Ог и Ре ЮНз указывает на структуру V, в которой координируемый атом одновременно образует водородную связь с дистальным гистидином [232]. Структура IV маловероятна и из-за пространственных затруднений [8]. Как уже отмечалось в разд. 7.3, аддукты комплексов Со(П) с кислородом определенно имеют структуру типа V, и их лучше рассматривать как комплексы Со(1П) с супероксид-анион-радикалом О ,. [c.160]

Различия в конформации разных белков и конформационные изменения, сопровождающие связывание лигандов или изменение окислительного состояния железа обнаруживаются методом рентгеноструктурного анализа. Некоторые примеры уже были приведены в разд. 7.4. Ниже мы опишем еще несколько примеров (см. также работу [94]). Различия структуры вокруг дистального координационного центра включают наличие или отсутствие групп, способных образовать водородную связь (разд. 7.4), т. е. они отражают явные различия сольватации лиганда. О конформационных переходах и различиях в конформации разных белков можно судить также по данным ЯМР, спектрам кругового дихроизма и дисперсии оптического вращения (см., например, работу [204] и ссылки в работе [8]). Особенно интересен тот факт, что связывание СО или кислорода вызывает существенные изменения спектров кругового дихроизма гемоглобина, небольшие изменения спектра кругового дихроизма изолированных химически модифицированных р-це-пей и совсем не влияет на спектры миоглобина или изолированных и химически модифицированных а-цепей [41]. Этот результат представляет собой веский аргумент в пользу предположения о том, что белок имеет более гибкую структуру в гемоглобине, чем в миоглобине. Такой вывод подтверждается и при исследовании моделей этих двух белков [169]. Различная гибкость, вероятно, связана с тем, что в гемоглобине атом железа может далеко выходить за пределы плоскости порфиринового кольца, тогда как в миоглобине такое искажение структуры гема не наблюдается (табл. 14). [c.174]

Восстановительным агентом здесь может быть цистеин, тирозин, аскорбиновая кислота и т. д. Природа позаботилась о том, чтобы все такие потенциальные восстановители были исключены из окрестностей комплекса Ре—О2. Мы предположили также, что роль дистального гистидина, присутствующего в большинстве гемоглобинов и миоглобинов, состоит в защите связанного кислорода от атаки посторонними агентами. Гистидин в данном случае закрывает область, в которой располагаются лиганды, путем образования водородной связи с координированным атомом кислорода (разд. 7.7). [c.193]

Дистальный гистидин не создает существенных пространственных затруднений для таких малых лигандов, как вода, или лигандов типа азид-иона и кислорода, которые дают комплексы нелинейной структуры. Азид-ион располагается над метиновым мостиком порфиринового кольца и очень точно соответствует пространству между гистидиновой, фенилаланиновой и валиновой группами [211]. Однако дистальный гистидин создает весьма существенные пространственные затруднения для таких лигандов, как СО и N , которые при координации предпочитают линейную конфигурацию. Пространственное затруднение может быть преодолено путем отклонения угла Ее—С—О или Fe—С—N от 180° и (или) путем перестройки белка. По данным рентгеноструктурного анализа карбонильного комплекса мономерного гемоглобина hironomus, валентный угол Ее—С—О составляет 145 15° изолейцин Е11, который занимает в этом белке примерно то же положение, что и дистальный гистидин в гемоглобинах млекопитающих, также испытывает некоторое смещение [109]. Аномально низкие волновые числа валентного колебания связанного СО во многих гемоглобинах и миоглобинах, имеющих дистальный гистидин, но не в белках, в которых этот гистидин замещен на аргинин или тирозин, также были объяснены некоторым взаимодействием (за счет водородных связей или в силу стерических факторов) между гистидином и координированной окисью углерода [48]. Разностная фурье-карта между Ее ЮНз- и Ре" СМ -комплексами миоглобина свидетельствует о том, что система связей Ее—С—N остается линейной и что смещается спираль Е[8]. Таким образом, рентгеноструктурный анализ дает непосредственные доказательства существенных пространственных затруднений и определенной гибкости белкового окружения вокруг дистального координационного положения комплекса. Способность связывать гораздо более объемистые лиганды, [c.161]

Приведенные выше данные показывают, что окружение железопорфиринового комплекса в каталазе и пероксидазе очень близко к таковому в гемоглобинах и миоглобинах. Порфириновое кольцо и винильные боковые цепи, по-видимому, погружены и удерживаются гидрофобными аминокислотными остатками. В эту гидрофобную область проникает, с одной стороны, гистидин или карбоксилсодержащий лиганд, который координирован с железом (аналогично проксимальному гистидину в гемоглобине и миоглобине), а с другой стороны, группы, которые, вероятно, могут образовать водородные связи с перекисью водорода и другими субстратами (эти группы можно сопоставить с дистальным гистидином в гемоглобине и миоглобине). Несмотря на пространственные затруднения, которые имеются вокруг активного центра, и присутствие аксиальных лигандов, наблюдаются весьма высокие скорости реакции (до 1,4-10 л-моль 1-с , табл. 17). Точно так же гемоглобины с высокой скоростью (до 3-10 л-моль-с ) связывают кислород, хотя координационный центр со всех сторон окружен аминокислотными остатками (разд. 7.4). [c.227]

Специфичность ферментов связана с комплементарностью структуры их активного центра со структурой субстратов. Активный центр, как правило, располагается в полости макромолекулы фермента и формируется из различных участков цепи белковой глобулы. Согласно теории Кошланда, эта комплемен-тарность является индуцированной субстрат в момент взаимодействия с активным центром вызывает такое изменение геометрии фермента, которое соответствует оптимальной для данной реакции ориентации групп, непосредственно участвующих в химическом превращении субстрата (каталитических групп). В случае объемных субстратов происходит многоцентровая сорбция в активном центре за счет дисперсионных, гидрофобных и электростатических взаимодействий и водородных связей. Малые молекулы, такие как О2, N2 и Н2О, вступают в непосредственное взаимодействие с атомами переходных металлов. Однако и в этом случае связывание обычно носит много-центровый характер, например в биядерных комплексах или с участием безметальных групп. Так, в случае комплексования молекулы О2 в гемоглобине с ионом Fe " " происходит образование водородной связи с протонированным гистидиновым остатком в районе активного центра. [c.550]

Как уже указывалось, третичная структура обеих пар цепей гемоглобина лошади аналогична структуре миоглобина. Подобную же структуру имеют цепи миоглобина тюленя и гемоглобина быка. Интересно сравнить аминокислотные последовательности этих цепей, обладающих аналогичной третичной структурой. На первый взгляд они не имеют ничего общего, поскольку их аминокислотный состав совершенно различен. Однако анализ показал, что в а- и р-цепях гемоглобина и в молекулах мио-глобинов некоторые аминокислотные остатки занимают идентичное положение в глобуле. Например, в местах изгиба в этих цепях часто находятся остатки пролина, в местах сближения между сегментами спирали — остатки глицина образование водородных связей между сегментами происходит через остатки тирозина с железом гема связан гистидин. В этом и состоит основное сходство трех структур. Последовательность остатков в спиральных участках может быть совсем различной, но для стабилизации этой структуры существенно, чтобы внутри глобулы находились неполярные остатки. [c.268]

Солеобразные связи обычно образуются в среде с малой диэлектрической проницаемостью, например в органических растворителях или внутри гидрофобного ядра молекулы глобулярного белка. Образование их в водной среде менее вероятно. Поскольку образование солеобразных связей увеличивает и без того большую диэлектрическую проницаемость водных растворов, мочевина должна ослаблять такие связи. Между некоторыми типами водородных связей и некоторыми солеобразными связями нет резкой границы. Примерами образования солеобразных связей могут служить связи молекул белка с ионами щелочных металлов. По-видимому, солеобразные связи не влияют заметно на вторичную и третичную структуру, поскольку добавление солей, уменьшающих электростатическое взаимодействие, не очень эффективно в отношении денатурации. Однако частичное разрушение четвертичной структуры гемоглобина при высоких концентрациях соли свидетельствует о том, что эти связи все же влияют на стабильность молекулы. [c.275]

Для проявления биологической активности некоторые белки должны сначала образовать макрокомплекс, состоящий из нескольких третичных структур белковых субъединиц, которые связаны вторичными валентными силами (ионное притяжение, водородные связи). Подобные способы пространственной организации нескольких полипептидных субъединиц - это четвертичная структура белка, которая определяет степень ассоциации третичных структур в биологически активном материале. Например, белком с четвертичной структурой является гемоглобин, который состоит из четырех субъединиц (клубков) миогло-бина - дэух молекул а-гемоглобина, каждая из которых содержит гем. [c.272]

Эти простетические группы также, как и их способы соединения с белками, могут быть очень различными. Так, в фосфопротеидах собственно белок соединен с фосфорной ли пирофосфорной кислотами эфирообразно через гидроксильные группы оксиаминокислот. В хромопротеидах простетической группой является красящее вещество гем, представляющее собою соединение порфиринового ряда, содержащее металл. В гемоглобине (красящем веществе крови), который является переносчиком кислорода у позвоночных, гем содержит железо в гемоцианине, содержащемся в крови и гемолимфе некоторых беспозвоночных животных, гем содержит медь. Железо содержат и ряд других представителей этой обширной и важной группы белков, например, цитохром С — катализатор клеточного дыхания, каталаза и пероксидаза — окислительные ферменты и т. д. Различен также и характер связи простетической группы с белком в хромопротеидах. Согласно современным представлениям, белок (глобин) в гемоглобине связан с гемом водородными связями, возникающими между атомом железа гема и имидазольным кольцом гистидиновых остатков в белке. В цитохроме связующим звеном, по-видимому, является тиоэфирная группа (см. рис. 10). [c.533]

Остаток тирозина НС-2, расположенный на втором месте со стороны С-конца, является одним из немногочисленных инвариантных остатков в молекуле гемоглобина. Положение его сохранилось в процессе эволюции в гемоглобинах и миоглобинах всех изученных видов. В де-зоксигемоглобине тирозин НС-2 лежит как бы в кармане , образуемом Н- и F-спиралями, и связан водородной связью с карбонильной группой полипептидной цепи у остатка FG-5 (рис. 4-17 и 4-19). Перутц и его сотрудники обнаружили, что при оксигенации этот тирозин выходит из кармана, солевые мостики на концах молекул разрываются и субъединицы смещаются, образуя новую систему связей, характерную для оксигемоглобина. Оксигенация двух гемов (Перутц считает, что ими являются гемы а-цепей) приводит к кооперативному конформационному изменению всех четырех субъединиц [71, 72]. [c.307]

Каким образом присоединение О2 к гемовому железу вызывает конформационное изменение гемоглобина Как указано в гл. 10 (разд. Б.4), при связывании с кислородом атом железа в геме, по-видимому, смещается в плоскости гемогруппы приблизительно на 0,06 нм [73]. Это смещение передается через гистидин F-8, и спираль F смещается в сторону гема в результате происходит изменение третичной структуры, приводящее к ослаблению водородных связей в области а1р2-контактов и солевых мостиков между субъединицами. Несмотря на тщательные рентгеноструктурные исследования, детали механизма, инициирующего конформационные изменения при присоединении О2, остаются неясными. Необходимо иметь в виду, что разрешение, которое удается получить при рентгеноструктурном исследовании кристаллов белков, позволяет установить локализацию легких атомов с достаточной точностью, в результате чего механизм передачи кооперативных эффектов не поддается непосредственному изучению и его приходится выяснять, исходя из изменений третичной структуры субъединиц при атшеплении лиганда от Р(т. е. окси-)- или при присоединении его [c.307]

РИС 4 19 А Структурные изменен1гя происходящие в гемоглобине при оксигенации [71, 72] Поворот в области контаата 01 2 приводит к более тотной подгоике СО области субъединицы и РС области Р2 субъединицы н быстрой перестройке всей системы водородных связей (Перутц) [c.308]

Карбонильная группа, показанная в уравнении (10-2), в гемоглобинах входит в состав Р-спирали и связана водородной связью с другими амидными группами. Оттягивание электрона в гем-кислородный комплекс приведет к усилению водородной связи, показанной в уравнении (10-2), н к ослаблению конкурирующей с ней внутриспиральной водородной связи. Следствием этого будет нерераспределение заряда л верхней части Р-спирали, способствующее возникиовеиию конформационных изменений, с последующей перестройкой структуры, показанной на рис. 4-19. Непосредственно. за Р- и О-спиралями находится р,аа-контакт, в области которого происходят изменения т системе водородных связей. [c.368]

Образующаяся при этом вакантная разрыхляющая у-орбиталь вследствие высокой электроотрицательности кислорода вступает в обратную дативную л-связь с и -электронными парами низкоспинового Ре(П). Имидазол весьма благоприятствует такой "перекачке" электронной плотности. Координированная молекула О2 в гемоглобине приобретает кинетическую устойчивость за счет одновременного вступления в водородную связь с гистальным имидазолом (рис. 5.3). [c.287]

Боковые группы влияют на свойства белков не только вследствие их кислых или основных свойств большую роль играют также другие свойства этих групп, а также размер и форма. Например, постоянная волнистость волос зависит от изменений в дисульфидных (—8- —)поперечных связях из-за наличия цистеиновых боковых цепей основное различие между шелком и шерстью обусловлено различием в небольших боковых группах (в фиброине шелка преобладают Н- и СНд-группы) прочность сухожилия связана с плоским строением пирролидинового цикла и способностью ОН-группы оксипро-лина к образованию водородных связей. Замена одной глутаминовой боковой цепи в молекуле гемоглобина (всего содержится 300 боковых цепочек) на цепь, валина является, по-видимому, причиной заболевания серповидноклеточной анемией, приводящей к смертельным исходам. [c.1055]

Для некоторых из анормальных гемоглобинов характерно повышенное или пониженное сродство к кислороду. В окси-НЬА амид-ная группа А5П-102 р-цепи участвует в водородной связи с карб оксильной группой Азр-94 а-цепи, а в дезокси-НЬА такая связь отсутствует. В НЬкапзаз Азп-102 Р-цепи замещен треонином, не способным к образованию водородной связи с Азр-94 а-цепи. Вследствие этого оксигенированная форма НЬкапзаз имеет аномально низкое сродство к кислороду. Для НЬкетрзеу, напротив, характерно необычайно высокое сродство к кислороду, возникающее вслед- [c.559]

Внутримолекулярная водородная связь приводит к образованию другой стабильной конформации белка — правой ос-спирали Виток а-спирали содержит 3,6 аминокислотных остатка, каждая К-Н связь полипептидной цепи связана водородной связью с С=0 группой четвертой от нее аминокислоты (рис 25 2) а-Спираль встречается очень часто Например, а-кератин шерсти является а-спиралью на 100%, миоглобин и гемоглобин — на 75%, сывороточный альбумин — на 50% Природные белки обычно представляют собой комбинации а-спиральных, /3-складчатых и неспирали-зованных участков в различных соотношениях Теория вторичной структуры белков (Л Полинг, Р Кори, 1951, Нобелевская премия 1954 г) позволила методами рентгенострук-гурного и кристаллографического анализов определить [c.883]

Циклодекстрины представляют собой теоретически важную группу веш,еств, образуюш,их твердые соединения включения, которые имеют каналы диаметром 9—10 А, устойчивых и в отсутствие включенных молекул. Эти вещества и, в частности, их необычное поведение в растворе будут кратко рассмотрены в разделе VI. Эти аддукто-образующие вещества, а также родственные им крахмалы, целлюлоза и различные углеводы были изучены Крамером [22]. Наряду с другими комплексообразователями эти вещества подробно рассмотрены в главе девятой. Некоторые белки и азотсодержащие полимеры также способны образовывать слоевые структуры с водородными связями и спиральные решетки, идеально приспособленные к формированию соединений включения. Крамер [22] сделал обзор свойств белковых соединений включения, таких, как слоевые, образованных лошадиным гемоглобином и сывороточными альбуминами. К этой группе соединений включения можно отнести и комплексные антитела и антигены белков крови [22, 27] и некоторые нуклеиновые кислоты. [c.495]

Карлайл с соавторами ( arlisle, S ouloudi, Spier, 1953) высказали мнение, что форма а-спирали не может быть согласована с диффракционной картиной у рибонуклеазы они считают более вероятной структуру типа изображенной на схеме стр. 307. Стало ясно, что в дополнение к первичной , или а-, свернутости полипептидной цепи в глобулярных белках должны иметь место также вторичные изгибы, так как иначе длина полипептидной цепи гемоглобина и рибонуклеазы окажется больше, чем длина их молекул. Поэтому мы можем говорить о первичной изогнутости полипептидной цепи, обусловленной внутрицепными водородными связями, и о вторичных изгибах, приводящих к образованию глобулярной (сферической) молекулы. Вторичные изгибы, по-видимому, обусловлены взаимодействием между боковыми цепями. [c.322]

При интерпретации карт разностной электронной плотности было предположено [142], что положение атома молекулы кислорода, координирующего с атомом железа, соответствует положению, занимаемому кислородом молекулы воды в метмиоглобине. Поскольку, согласно модели Полинга, с точки зрения электронной структуры атом железа должен образовывать резонансную двойную связь с координирующим атомом кислорода, следует ожидать некоторого уменьшения длины связи железо — кислород. Кроме того, в модели Полинга (рис. 17) требуется удлинение связи 0—0 вследствие образования простой связи между атомами координированного кислорода. Разностный синтез Фурье оксимиоглобина относительно метмиоглобина [142] не обладает достаточной точностью для определения столь детальных стереохимических соотношений. Кроме того, хотя образование водородной связи с остатком дистального гистидина может приводить к стабилизации молекулы в данном миоглобине, вообще говоря, она вовсе не обязательна. Как эритрокруорин hironomus [177], так и миоглобин Aplysia [178] не имеют остатка дистального гистидина, соответствующего остатку в миоглобине кашалота или гемоглобинах млекопитающих. [c.73]

По данным рентгеноструктурного анализа, железопорфирины в гемоглобинах и миоглобинах локализуются в неполярных карманах вблизи поверхности белка, причем между атомами порфирина и белка имеется около 60 точек контакта, в которых атомы белка и простетической группы удалены друг от друга менее чем на 400 пм. Эти контакты включают координационную связь между железом и гистидином Р8 и водородные связи карбоксильных групп одной или обеих групп пропионовых кислот в положениях 6 и 7 порфирина. Все остальные контакты относятся к неполярным взаимодействиям, включая вандерваальсовы силы [172]. Ковалентных связей нет. Исследования влияния вариаций боковых групп порфирина, удаления металла и замены различных аминокислот в белке (в мутантных гемоглобинах) указывают на большую роль этих типов взаимодействия. [c.157]

Во всех нормальных гемоглобинах и миоглобинах млекопитающих имеется дистальный гистидин, и первоначально предполагалось, что он играет существенную роль в обратимом связывании кислорода путем, например, образования водородной связи. Однако в настоящее время известны несколько мутантов, в которых гистидин Е7 замещен на другие аминокислоты, например на тирозин в а-цепях (НЬ М Boston) или -цепях (НЬ М Saskatoon) или аргинин (НЬ Zuri h) [8, 170]. Показано, что железо в аномальных цепях, по крайней мере во втором и третьем из названных мутантных белков, может связывать кислород, хотя для этих мутантов скорость [c.160]

Отталкивание и притяжение между координированным лигандом и окружающими аминокислотами могут влиять на величину константы равновесия, хотя довольно трудно количественно оценить этот эффект. К сожалению, в нашем распоряжении нет небелковых комплексов с пятью лигандами вокруг центрального атома Ре(П), которые позволили бы сравнить соответствующие константы равновесия (разд. 7.3). Константы равновесия связывания N комплексами Ее" гемоглобина и миоглобина, по-видимому, не превышают 10 [121]. Это значение представляется очень низким (ср. сданными, приведенными в работе [77]) и, по всей вероятности, отражает упомянутые, выше пространственные затруднения, а также невыгодность переноса заряженной частицы — аниона — в более гидрофобное окружение внутри белка из-за ослабления сольватации. Гемоглобин в 5 раз сильнее связывает СО, чем железопротопорфирин в водном растворе в присутствии 5 10" М пиридина [155], что, по-видимому, определяется стабилизацией связи Ее—С белком. Однако это отношение следут, конечно, разделить на константу равновесия (которая неизвестна) связывания шестого лиганда (вода или пиридин) пентакоординационным комплексом Ее(И). Полученное отношение будет, вероятно, отражать существенное дестабилизирующее действие белка. Однако нас в основном интересует координация кислорода. Из рентгеноструктурных данных, по-видимому, следует, что аминокислотные остатки вокруг дистального координационного положения размещены таким образом, чтобы свести к минимуму всякие силы отталкивания и перегруппировки белка, которые могли бы уменьшить константу равновесия связывания кислорода, разумеется, в предположении, что кислород связывается, образуя структуру V. С другой стороны, не получено никаких данных о значительном увеличении константы равновесия, например вследствие образования водородной связи. В ероятно, этот фрагмент белка, рассматриваемый вне связи с остальной частью белковой глобулы, не влияет или оказывает лишь не- [c.162]

В гемоглобине [32] внутренние молекулы воды имеются на поверхности раздела между субъединицами — примерно 15 на поверхности а1Р1 и 4 на поверхности а Р2- Они создают водородные связи, которые, очевидно, стабилизуют связи между субъединицами. [c.89]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология