Эйхгорн Г. (ред.) Неорганическая биохимия. Том 1

Подождите немного. Документ загружается.

Ферритин 323

должен быть процессом по принципу «все или ничего». Прочный

железосодержащий пик имеет S приблизительно 60. Его дифракто-

грамма похожа на дифрактограмму нативного ферритина, что сви-

детельствует о сходстве их структуры и размеров кристаллитов,

несмотря на отсутствие фосфата [71]. В отсутствие апоферритнна

получаются различные соединения железа [71]. Окисление Fe

кислородом в бикарбонатном буфере приводит к образованию

Pwc. 8.10. Шли'рен-дмагра.ммы «ферритина», воссозданного из Fe

+ и апоферри-

тнна в условиях окисления.

Картина получена через 20 мин после достижения скорости 33 450 об/мин. Седиментация

справа налево. Растворы в 0,1 н. NaCl. а — воссоздание в бикарбонатном буфере при рН

6,9—7.9 с O

в качестве окислителя. Главная железосодержащая компонента имеет S при-

близительно 45. Маленькое медленное плечо — апоферритин, а маленькая быстрая компо-

нента представляет собой воссозданные димерные молекулы, б — реконструкция в трис-бу-

фере при рН 6,7—7,3 с Oa в качестве окислителя. Содержание железа в продукте колеблется

в широком интервале с наиболее быстрым плечом 65 S. в — воссоздание в незабуференном

растворе при рН 5,8—7,4 с KIO

в качестве окислителя. Бесцветная не содержащая железа

компонента с S=

— апоферритин. Железосодержащая компонента имеет S около 59. Апо-

ферритин, использованный в в, был выделен из ферритина седиментацией с высокой ско-

ростью. Аналогичный результат был получен при восстановлении ферритина дитионитом.

Апоферритин, использованный в а и б, был получен восстановлением дитионитом.

a-FeOOH, тогда как при окислении KIO

в растворе Na

об-

разуется y-FeOOH. Совершенно очевидно, что белок оказывает

влияние на продукт. В то время как в процессе воссоздания фер-

ритина первым способом некоторое количество железа может вы-

пасть в осадок вне белка, в третьем способе фактически все железо

попадает в белковую оболочку. В третьем способе исходят из Fe

и получают продукт, напоминающий гидрат оксида железа (III)

внутри белка. Попытки воссоздать ферритин гидролизом Fe

в присутствии апоферритина пока были безуспешными.

Известно, что сывороточное железо, связанное с трансферри-

ном, in vivo переносится в ферритин. Миллер и Перкинс [113] ис-

следовали этот перенос in vitro. Ферритин, находящийся в ячейке

для диализа, был погружен в раствор трансферрина, меченного

Fe,

21*

324

i лава 2

в трис-буфере при рН 7,4. Испытывалось влияние различных по-

средников на перенос железа в отделении, в котором находится

ферритин. Было обнаружено, что АТФ и аскорбиновая кислота

регулируют перенос, что подтверждает результаты, полученные

Q 6

Рис. 8.11. (а) Общее поглощение железа из

Ре

-тра»сфар|рина ферритинами с

различным содержанием железа (полученными из ферритина восстановлением с

в течение различных промежутков времени). (б) Зависимость поверх-

ность/объем для ферритинов с различным содержанием железа, рассчитанная в

предположении, что во всех молекулах ферритина все железо входит в состан

одного кубического кристаллита. Сравните со схемой а. Заметьте, однако, чтс

не вся площадь поверхности каждого кристаллита может быть использована для

присоединения атомов железа, так как кристаллиты, вероятно, прикреплены ь

белку. Площадь поверхности может уменьшиться, когда полость внутри белк;

более чем наполовину заполнена железосодержащей компонентой.

В опытах 1 мл 0,2%-ного по железу насыщенного ферритина был подвергнут диализу про

тив 10 мл 0,2%-ного 'Тг-трансферрина, 1,0 мМ аскорбиновой кислоты, 1,0 мМ АМФ в 0,1 JV

трис-буфере, рН 7,4 [воспроизводится с разрешения Дж. П. Г. Миллера и Д. Дж. Перкинс;

[113] из Eur. J. Biochem., 10, 149 (1969)].

ранее [114, 115]. При этом АТФ действует не как источник метабо

лической энергии, а как хелатирующее соединение [113, 114]. Ei

можно заменить АМФ, АДФ, лактатом, глюкозой и другими хела

тирующими агентами, но более сильные хелатирующие агент!

типа ЭДТА или нитрилтриуксусной кислоты удаляют железо и,

трансферрина, но не переносят его в ферритин. В присутствш

АТФ повышение концентрации аскорбиновой кислоты увеличивае

перенос. Очень мало железа переносится в отсутствие восстанавли

вающего агента. В процессе переноса участвует атмосферньи

кислород, и этот процесс прекращается, когда весь восстанавли

вающий агент израсходован. По-видимому, роль хелатирующег

Ферритин

325

агента состоит в удалении железа из трансферрина, так как экспе-

рименты по воссозданию показали, что хелатирующее соединение

не требуется для вхождения железа в ферритин.

Миллер и Перкинс [113] показали, что ферритин поглощает

железо против его градиента концентрации. Используя ферритины,

из которых восстановлением были удалены разные количества

железа, они обнаружили, что вхождение железа зависит от его

содержания, как это показано на рис. 8.11, а. Из этого рисунка

видно, что очень мало железа поглощается ферритинами с низким

содержанием железа по сравнению с ферритинами, содержащими

более 3% железа.

Ю. МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ ФЕРРИТИНА

ИЗ АПОФЕРРИТИНА

Структурные данные и эксперименты по воссозданию дают ос-

нования полагать, что ферритин образуется из апоферритина и

+ посредством процесса, включающего окисление железа, по-

следующий гидролиз и кристаллизацию. Железо попадает в белок

через пространство между его субъединицами. В какой момент

происходит его окисление — неизвестно. Возможно, белок участву-

ет в удалении электронов от Fe

+ или хелатирует атомы железа.

Мазур, Баез и Шорр [116, 117] предположили, что небольшое ко-

личество Fe

+ связывается в хелат тиоловыми группами, находя-

щимися на поверхности белка. Однако в экспериментах in vitro

предварительная обработка сульфгидрильными реагентами не

влияла ни на вхождение, ни на удаление железа. При нейтраль-

ных значениях рН гидроксильные группы обладают большим срод-

ством к Fe

+, чем к Fe

+. Если железо вошло в молекулу как

хелатное соединение Fe(II), хелатирующий агент может быть заме-

щен в процессе гидролиза и окисления до Fe

+. Протоны образу-

ются при гидролизе ионов Fe(III). Белок может промотировать

гидролиз, присоединяя эти протоны. Возможно, это имеет значе-

ние на начальных стадиях образования ядра.

В растворах концентрация ионов Fe(III) меньше той, при кото-

рой полиядерные комплексы неустойчивы, и железо находится

только в моноядерной форме. Для иона Fe(III) при рН 7 этот

«моноядерный барьер» соответствует концентрациям меньше

Ю-

M [118]. В молекуле апоферритина эта концентрация пре-

вышена уже при наличии одного атома железа внутри централь-

ной полости. Следовательно, можно думать, что при дальнейшем

добавлении ионов Fe(III) будут образовываться полиядерные

комплексы, которые вскоре должны становиться слишком боль-

ними, чтобы пройти через пространство между субъединицами. Так

как полиядерные комплексы кристаллические, на их образование

могут влиять факторы, обычно влияющие на образование ядер и

326 i лава 2

рост кристаллов. Число ядер, скорость роста и число и размер

кристаллов, которые в конечном счете образуются, зависят от сте-

пени перенасыщения, температуры и наличия центров зарождения

ядер. В случае ферритина повышение рН и концентрации железа

может вызвать увеличение числа ядер и быстрое осаждение гидра-

та оксида, что, по-видимому, приводит к образованию менее плот-

но заполненных ядер. Возможно, различия в значениях рН — это

один из факторов, объясняющих различия в процессе воссоздания,

иллюстрируемые рис. 8.10, а —е. Понижение температуры от 25

до 0

C ухудшает процесс воссоздания по методу Билиха и Байера.

Кристаллическое ядро характеризуется высоким отношением по-

верхности к объему и большой поверхностной энергией. Если бы

оно не могло расти дальше критического размера, оно бы раство-

рялось. Только при размерах больше критического энергетически

выгоднее добавлять атомы к этому ядру, чем начинать образова-

ние других ядер, чем можно объяснить результаты, показанные на

рис. 8.10, в и 8.11, а. В условиях эксперимента, показанного на

рис. 8.11, а, критическая стадия достигается при концентрации при-

мерно 2—3% железа (200—300 атомов Fe на молекулу). Сравнение

рис. 8.11, а с графиком зависимости отношения поверхность/объем

от содержания железа, рассчитанным в предположении, что все

железо находится только в кубических кристаллитах (рис. 8.11,6),

показывает, что поверхностная энергия кристаллитов, возможно,

является важным фактором в связывании железа. Согласно

рис. 8.11, а, молекулы, содержащие свыше 10% железа, захваты-

вают меньше железа. Возможно, это объясняется тем, что ком-

понента, содержащая железо, включена в белок и теперь белок

уже наполовину заполнен, а поверхность, к которой могут добав-

ляться новые ионы, уменьшилась. Из рис. 8.10, в также следует,

что в условиях такого воссоздания добавление атомов железа

к частично заполненным молекулам является более выгодным, чем

образование новых ядер внутри новых молекул апоферритина

Теория роста кристаллов показывает, что атом, добавленный к су-

ществующему слою, в основном будет удерживаться сильнее, чед/

атом, образующий новый слой. Результаты Фишбаха и Андереггг

[26] по рассеянию под малыми углами на ферритине с низкил

содержанием железа свидетельствуют о поперечном росте кристал

лов. Когда железо медленно осаждается в ферритине, может полу

читься небольшое число кристаллитов, возможно только по одном;

в большом числе молекул заполненного ферритина [93]. И наобо

рот, быстрое накапливание может привести к образованию боль

шого числа ядер и возникновению менее заполненных молекул. И

таких молекул железо легче удалить. Возможно, биологически вы

годно, чтобы ферритин содержал смесь молекул так, чтобы из не

которых молекул железо можно было бы взять быстрее, чем и

других.

Ферритин

327

11. МОБИЛИЗАЦИЯ ЖЕЛЕЗА ИЗ ФЕРРИТИНА

Механизм мобилизации железа из ферритина in vivo все еще

остается спорным. Железо может освобождаться из интактных

молекул, из ядер ферритина после разрушения белка или из тех

и из других. Выделение железа может осуществляться либо путем

восстановления до более растворимых ионов Fe

+, либо посредст-

вом образования хелатных соединений Fe

+, либо и тем, и другим

путем.

Предположили, что гемосидерин состоит главным образом из

ядер ферритина, белковая оболочка которого «снята» в результа-

те протеолиза [30]. Гемосидерин дает такие же дифрактограммы,

как ферритиновые ядра, хотя размер его кристаллитов в среднем

меньше [42]. Однако исследование методом меченых атомов пока-

зало, что хотя некоторая часть входящего в гемосидерин железа

получается из ферритина, при очень высоких концентрациях желе-

за он образуется независимо [119].

Способность восстанавливающих агентов, цистеина, аскорбино-

зой кислоты и глутатиона выделять железо из ферритина при рН

7,4 свидетельствует о вероятности восстановительного механизма

n vivo [116, 120]. Опыты Грина и Мазура [121] показали, что

|>ерритиновое железо может действовать как акцептор электронов

ю отношению к восстановительной ксантиноксидазе и что этот

iponecc может приводить к выделению железа из ферритина

i плазму в условиях низкого напряжения кислорода.

Предложен также механизм с участием хелаторов, однако био-

югический хелатирующий агент не был идентифицирован [78,

22]. Хелатирующие агенты, обладающие высоким сродством

: железу, медленно выделяют его из ферритина. В качестве хела-

ирующего агента был успешно применен дезферриоксамин [123],

,10-фенантролин [124] и нитрилуксусная кислота [125]. В срав-

гимых условиях ЭДТА освобождает мало железа [125]. Выделе-

[ие железа с помощью хелатирующего агента — медленный про-

цесс, требующий нескольких недель. Для того чтобы хелатирую-

ций агент мог конкурировать с гидроксилом, он должен иметь

ысокую константу связывания. Остается неясным, является ли

тот механизм единственным механизмом освобождения железа

л vivo или, возможно, играют роль и восстановление, и хелатиро-

ование. Для решения этой проблемы требуются дальнейшие

сследования.

ДОПОЛНЕНИЯ, ВНЕСЕННЫЕ В КОРРЕКТУРУ

Подтверждение того, что ферритиновый белок построен из

4 субъединиц, было получено в результате определения молеку-

ярной массы методом седиментационного равновесия и гель-

ильтрации в 6 M гидрохлориде гуанидина [126, 127].

328

i лава 2

Недавно было сообщено, что частично очищенный фермент,

ферриредуктаза из печени млекопитающих, способен катализиро-

вать восстановление связанного ферритином Fe(III) в свободное

Fe(II) [128]. Свойства этого фермента указывают, что он не яв-

ляется ксантиноксидазой.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Michaelis L., Adv. Protein Chem., 3, 53 (1947).

2. Harrison P. M., Iron Metabolism: an International Symposium, Springer-Ver-

lag, Berlin, 1964, p. 40.

3. Kato T., Seikagaku, 41, 61 (1969).

4. Roche /., Bessis M., Breton-Gorius J., Compt. rend. Acad. Sci., 252, 3886

(1961).

5. Towe K. M., Lowenstam H. A., J. Ultrastruct. Res., 17, 1 (1967).

6. Towe K. M., Lowenstam H. A.. Nesson M. H., Science, 142, 63 (1963).

7. Heneine I. F., Gazzinelli G., Tafuri W. L., Сотр. Biochem. Physiol., 28, 391

(1969).

8. Baba A., J. Biochem., 65, 915 (1969).

9. Hyde В. B., Hodge A. J., Kahn A., Birnstiel M. L., J. Ultrastruct. Res., 9, 24f

(1963).

10. Robards A. W., Humpherson P. G., Planta, 76, 169 (1967).

11. Seckbach /., J. Ultrastruct. Res., 22, 413 (1968).

12. Peat A., Banbury G. H., Planta, 79, 268 (1968).

13. David C. N., Dissert. Abstr., 29, 2733 (1969).

14. Laufberger V., Bull. Soc. Chim. Biol., 19, 1575 (1937).

15. Hahn P., Granick S., Bale W., Michaelis L., J. Biol. Chem., 150, 407 (1943).

16. Granick 5., Chem. Rev., 38, 379 (1946).

17. Bothwell T. H., Finch C. A., Iron Metabolism, Little, Brown & Company

Boston, 1962.

18. Cook S. F., J. Biol. Chem., 82, 595 (1929).

19. Granick S., J. Biol. Chem., 164, 737 (1946).

20. Conrad M. E., Crosby W. H., Blood, 22, 406 (1963).

21. Granick S., J. Biol. Chem., 146, 451 (1942).

22. Suran A. A., Tarver H., Arch. Biochem. Biophys., Ill, 399 (1965).

23. Harrison P. M., Gregory D. W.. J. Mol. BioI., 14, 626 (1965).

24. Mazur A., Litt 1., Shorr E., J. Biol. Chem., 187, 473 (1950).

25. Rothen A., J. Biol. Chem., 152, 679 (1944).

26. Fischbach F. A., Anderegg J. W., J. Mol. Biol., 14. 458 (1965).

27. Michaelis L., Coryell C. D., Granick S., J. Biol. Chem., 148, 463 (1943).

28. Granick S., Hahn P. F., J. Biol. Chem., 155, 661 (1944).

29. Towe K. M., Bradley W. F., J. Colloid Interface Sci., 24, 384 (1967).

30. Matioli G. T., Baker R. F., J. Ultrastruct. Res., 8, 477 (1963).

31. Drysdale J. W., in «Regulatory Mechanisms for Protein Synthesis in Aiamm

Iian Cells», Academic Press, New York, 1968, p. 431.

32. Harrison P. M., Gregory D. W., Nature, 220, 578 (1968).

33. Farrant J. L., Biochim. Biophys. Acta, 13, 569 (1954).

34. Richter G. W., J. Biophys. Biochem. Cytol., 6, 531 (1959).

35. Harrison P. M., J. Mol. Biol., 1, 69 (1959).

36. Harrison P. M., J. Mol. Biol., 6, 404 (1963).

37. Kleinwachter V., Arch. Biochem., 105, 352 (1964).

38. Granick S., Michaelis L., J. Biol. Chem., 147, 91 (1943).

39. Behrens M., Taubert M., Hoppe-Seyler's Z. Physiol. Chem., 290, 156 (1952).

40. Bielig H.-J., Kratky O., Rohns G., Wawra H., Biochim. Biophys. Acta, 11

110 (1966).

Ферритин

329

41. Riehter G. W., Walker G. F., Biochemistry, 6, 2871 (1967).

42. Harrison P. M., in «Iron Metabolism and Anemia», Pan American Health Orga-

nization, Scientific Publications № 184, 1969, p. 2.

43. Hofmann T., Harrison P. M., J. Mol. Biol., 6, 256 (1963).

44. Harrison P. Af., Hofmann T., Mainwaring W. I. P., J. Mol. Biol., 4, 251

(1962).

45. Spies J. R., Anal. Chem., 37, 1412 (1967).

46. Harrison P. M., Hofmann 7., J. Mol. Biol., 4, 239 (1962).

47. Cricliton R. R., Bryce C. F. A., Febs. Letters, 6, 121 (1970).

48. Criehton R. R., Biochim. Biophys. Acta, 194, 34 (1969).

49. Williams M. A., Harrison P. M., Biochem. J., 110, 265 (1968).

50. Shiniyo S., Seikagaku, 39, 23 (1967).

51. Kopp R., Vogt A., Maass G., Nature, 198, 892 (1963).

52. Riehter G. W., Lab. Invest., 12, 1026 (1963).

53. Theron J. J., Hawtrey A. 0., Schirren V., Clin. Chim. Acta, 8, 165 (1963).

54. Makino Y., Konno K-, J. Biochem., 65, 471 (1969).

55. Righetti P. G., Drysdale J. W., Malt R. A., Federation Proc., 29, 813 (1970)

Abs.

56. Alfrey C. P., Lynch E. C., Whitley C. C., J. Lab. Clin. Med., 70, 419 (1967).

57. Gabuzda T. G., Gardner F. H., Blood, 29, 770 (1967).

58. Gabuzda T. G., Pearson J., Biochim. Biophys. Acta, 194, 50 (1969).

59. Crichton R. R., Millar !. A., Cumming R. L. C., Biochem. J., 117, 35P (1970).

60. Hoy T. G., Harrison P. M., Acta Cryst. Congress. Suppl., S261 Abstr. (1969).

61. Richter G. W., J. Exp. Med., 109, 197 (1959).

62. Bessis M., Breton-Gorius J., Compt. Rend. Acad. Sci., 250, 1360 (1960).

63. Muir A. R., Quart. J. Exp. Physiol, 45, 192 (1960).

64. van Bruggen E. F. !., Wiebenga E. H., Gruber M., J. Mol. Biol., 2, 81 (1960).

65. Haggis G. H., J. Mol. Biol., 14, 598 (1965).

66. Haggis G. H., Sixth International Congress for Electron Microscopy, Maru-

zen Co., Ltd., Kyoto, 1966, p. 127.

67. Haydon G. B., J. Microsc., 89, 251 (1969).

68. Haydon G. B., J. Microsc., 91, 65 (1970).

69. Haggis G. H., J. Microsc., (1970) in press.

70. Crewe A. V., Wall /., J. Mol. Biol., 48, 375 (1970).

71. Harrison P. M., Fischbach F. A., Hoy T. G., Haggis G. H., Nature, 216, 1188

(1967).

72. Girardet J.-L., Lawrence J. J., Bull. Soc. Fr. Mineral Cristallog., 91, 440

(1968).

73. van der Giessen A. A., J. Inorg. Nucl. Chem., 28, 2155 (1966).

74. van der Giessen A. A., Thesis, Technical University, Eindhoven, 1968.

75. Spiro T. G., Allerton S. E., Renner J., Terzis A., Bills R., Saltman P., J. Am.

Chem. Soc., 88, 2721 (1966).

76. Spiro T. G.. Pape L., Saltman P., J. Am. Chem. Soc., 89, 5555 (1967).

77. Brady G. W., Kurkjian C. R., Lyden E. F. X., Robin M. B., Saltman P., Spi-

ro T., Terzis A., Biochemistry 7, 2185 (1968).

78. Spiro T. G.. Saltman P., Structure and Bonding, 6, 116 (1969).

79. Mulay L. N., Selwood P. W., J. Am. Chem. Soc., 77, 2693 (1955).

80. Schoffa G., Z. Naturforsch., 20b, 167 (1965).

81. Schugar H., Walling C., !ones R. B., Gray H. B., J. Am. Chem. Soc., 89, 3712

(1967).

82. Blaise A., Chappert I., Girardet J. L., Compt. rend. Acad. Sci., 261, 2310

(1965).

33. Blaise A., Feron J., Girardet I. L., Lawrence J. I., Compt. rend. Acad. Sci.,

265B, 1077 (1967).

34. Boas J. F., Window B., Aust. J. Phys., 19, 573 (1966).

35. Girardet J.-L., Thesis, University of Grenoble (1969).

36. Neel L., J. Phys. Soc. Japan, 17, 676 (1962).

330

i лава 2

87. Armstrong R. J., Merrish A. H., Sawatzky G. A., Phys. Lett., 23, 414 (1966).

88. Dezsi I., Keszthelyi L., Kulgawizuk D., Molnar В., Eissa N. A., Phys. Stat.

Sol., 22, 617 (1967).

89. Kundig W., Bommel H., Constrabaris G., Lindquist R. H., Phys. Rev., 142, 327

(1965).

90. Rossiter M. J., Hodgson A. E. M., J. Inorg. Nucl. Chem., 27, 63 (1965).

91. Pauling L., Sturdivant J. H., Z. Krist., 68, 239 (1928).

92. Fisehbaeh F. A., Harrison P. M., Hoy T. G., J. Mol. Biol., 39, 235 (1969).

93. Harrison P. M., Hoy T. G., J. Microsc., 91, 61 (1970).

94. Crichton R. R., Biochim. Biophys. Acta, 229, 75 (1971).

95. Listowsky I., Betheil J. J., Englard S., Biochemistry, 6, 1341 (1967).

96. Mazur A., Shorr E., J. Biol. Chem., 182, 607 (1950).

97. Fineberg R. A., Greenberg D. M., J. Biol. Chem., 214, 97 (1955).

98. Fineberg R. A., Greenberg D. M., J. Biol. Chem., 214, 107 (1955).

99. Lojtfield R. B., Eigner E. A., J. Biol. Chem., 231, 925 (1958).

100. Riehter G. W., Nature, 190, 413 (1961).

101. Matioli G. T., Eylar G. H., Proc. Natn. Acad. Sci. U. S., 52, 508 (1964).

102. Saddi R., von der Decken A., Biochim. Biophys. Acta, 90, 196 (1964).

103. Drysdale J. W., Munro H. N., J. Biol. Chem., 241, 3630 (1966).

104. Miller A. O. A., Biochim. Biophys. Acta, 155, 262 (1968).

105. Smith J. A., Drysdale J. W., Goldberg A., Munro H. N., Br. J. Haemat., 14, 7!

(1968).

106. Yoshino Y., Manis J., Schaehter D., J. Biol. Chem., 243, 2911 (1968).

107. Chu L. L. H., Fineberg R. A., J. Biol. Chem., 244, 3847 (1969).

108. Pape L., Multani J. S., Stitt C., Saltman P., Biochemistry, 7, 606 (1968).

109. Drysdale J. W., Haggis G. H., Harrison P. M., Nature, 219, 1045 (1968).

110. Smith-Johannsen H., Drysdale J. W., Biochim. Biophys. Acta, 194, 43 (1969).

111. Bielig H.-J., Bayer E., Naturwiss., 42, 125 (1955).

112. Loewus M. W., Fineberg R. A., Biochim. Biophys. Acta, 26, 441 (1957).

113. Miller J. P. G., Perkins D. J., Eur. J. Biochem., 10, 146 (1969).

114. Mazur A., Green 5., Carleton A., J. Biol. Chem., 235, 595 (1960).

115. Mazur A., Carleton A., Carlsen A., J. Biol. Chem., 236, 1109 (1961).

116. Mazur A., Baez 5., Shorr E., J. Biol. Chem., 213, 147 (1955).

117. Mazur A., in «Essays in Biochemistry», John Wiley & Sons, New York, 195(

p. 198.

118. Schubert /., in «Iron Metabolism: An International Symposium», Springe

Verlag, Berlin, 1964, p. 466.

119. Sturgeon P., Shoden A., in «Iron Metabolism: An International Symposium

Springer-Verlag, Berlin, 1964, p. 121.

120. Bielig H.-J., Bayer E., Naturwiss., 42, 466 (1955).

121. Green S., Mazur A., J. Biol. Chem., 227, 653 (1957).

122. Saltman P., J. Chem. Educ., 42, 682 (1965).

123. Wohler F., Acta Haemat., 30, 65 (1963).

124. Jones M. M., Johnson D. O., Nature, 216, 509 (1967).

125. Pape L., Multani J. 5., Stitt C., Saltman P., Biochemistry, 7, 613 (1968).

126. Bryce C. F. A., Crichton R. R., J. Biol. Chem., 246, 4198 (1971).

127. Bjork 1., Fish W. W., Biochemistry, 10, 2844 (1971).

128. Osaki S., Sirivech S., Federation Proc., 30, 1292 Abstr. (1971).

ГЛАВА 9

ТРАНСФЕРРИНЫ (СИДЕРОФИЛИНЫ)

П. Айсен

Aisen P., Department of Biophysics, Albert Einstein

College of Medicine, New York, USA

1. ИСТОРИЯ и НОМЕНКЛАТУРА

Еще в 1920 г. [1] в сыворотке крови была обнаружена негемо-

зая фракция, которую нельзя было выделить ни ультрафильтра-

дией, ни диализом. Вторая мировая война послужила толчком

< исследованию белковой фракции крови, однако в то время еще

цельзя было установить точную физико-химическую природу этой

келезосодержащей компоненты крови. Холмберг и Лаурелл в Шве-

ши доказали наличие в крови [2] железосодержащего белка,

соторый они назвали трансферрином [3]. В это же время Шэйд и

^аролин в США показали, что бактериостатическая активность

•.ыворотки крови частично обусловлена белком, проявляющим

[резвычайную жадность к железу, который поэтому был назван

[ми сидерофилином [4, 5]. Позднее Шэйд и Каролин [6] устано-

шли, что этот белок по способности связывать железо похож на

юнальбумин — белок, присутствующий в яичном белке. Ранее

I 1939 г. железосодержащий белок был обнаружен в коровьем мо-

юке. Ему дали точное, но прозаическое название «красный белок

юлока» [7]. Впоследствии было замечено сходство этого белка

трансферрином и кональбумином. С тех пор возникали разногла-

ия и споры относительно выбора подходящего названия для этого

вязывающего железо белка, который, как было показано, присут-

твует во многих жидкостях тела и тканях.

"Название «трансферрин» общепринято в медицинской литера-

уре. Поскольку это название точно отражает, по-видимому, наи-

олее важную биологическую функцию сывороточного белка, его

охранение представляется и резонным, и полезным. Белок, выде-

енный из яичного белка, по своей первичной полипептидной

груктуре, по-видимому, идентичен белку, выделенному из сыво-

отки крови тех же видов i[8], так что, вероятно, оправданно и на-

вание «овотрансферрин», используемое Финн и его сотрудниками;

2м не менее были и возражения против этого названия на том

332

i лава 2

основании что еще не установлена функция этого белка как пере-

носчика железа [9]. Поэтому термин «кональбумин» будет со-

хранен в этом обзоре как признание его близкого сходства с сыво-

роточным белком. С другой стороны, за исключением своих цент-

ров связывания, железосвязывающие белки молока и других сек-

реторных жидкостей структурно, по-видимому, совершенно отличны

от белков сыворотки крови [10, 11], так что желательно иметь

свое название для этого класса белков, связывающих железо. Так

как первым и наиболее тщательно изученным источником этого

белка было молоко, для него было предложено и получило всеоб-

щее признание название «лактоферрин»; используется также тер-

мин «красный белок молока». Чтобы подчеркнуть общие свойства

этого железосвязывающего белка, Финн и сотр. [9] предложили

для молочного белка название «лактотрансферрин». Это вносит

некоторую путаницу, так как, кроме белков, характерных для

внешней секреции, молоко некоторых видов содержит еще железо-

связывающие белки, почти не отличимые и, возможно, производ-

ные от белков крови [12]. Кроме того, в молоке кролика преобла-

дающий и, возможно, единственный железосвязывающий белок

идентичен (за исключением того, что он еще содержит сиаловук

кислоту) сывороточному белку, хотя, вероятно, его выделяют мо-

лочные железы [13]. Поэтому разумно, по-видимому, сохранит!

новый термин «лактоферрин» для белков, характерных для МОЛОКЕ

и внешних секреций, а найденный в молоке белок, который не

своей структуре напоминает сывороточный трансферрин, называтт

«молочным трансферрином».

Недавно Шэйд и сотр. [14] предложили термин «эккриносиде

рофилин» для белка лактоферринового типа, выделенного из жид

кости внутренней секреции. Хотя сообщения о том, что идентичны!

белок найден во многих тканях [15], делают это предложена

иногда неуместным, в этом обзоре будет использоваться назвапи

«лактоферрин».

Таким образом, в соответствии с первичной структурой белк

можно выделить два обширных класса железосодержащих белков

сывороточный трансферрин и кональбумин из яичного белкг

с одной стороны, и лактоферрины молока, слез, желудочного СОКЕ

бронхиальной и тканевой секреции, — с другой. Общее отличитель

ное свойство этих белков — их уникальная способность связыват

металл, поэтому общее название «сидерофилины» для всех белко1

обладающих такой способностью, наиболее точно их описывае-

Однако термин «трансферрин» получил широкое распространени

и служит для того, чтобы объединить все члены этого класса а

единений с наиболее тщательно изученным прототипом этих 6ej

ков — сывороточным трансферрином. Поэтому пока не достигнут

согласие между всеми работающими в этой области, для облегч'

ния общения следует сохранить оба термина.