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

Подождите немного. Документ загружается.

Церулоплазмин

371'

до производных альдегидов (в присутствии галактозоксидазы)

или удалить (при помощи р-галактозидазы), или вновь к ним

присоединить остатки сиаловой кислоты, то период циркулирова-

ния белка в организме становится примерно таким же, как и в слу-

чае нативного белка [67].

Асиалоцерулоплазмин, захваченный печенью, быстро подвер-

гается разложению, которое происходит главным образом в лизо-

сомах [69]. В течение 20 мин белок теряет почти половину своей

меди, распад галактозы происходит еще быстрее. Быстрый захват

печенью гликопротеидов, не покрытых остатками сиаловой кислоты,

был продемонстрирован еще на семи примерах, когда в каче-

стве белков использовались оросомукоид, тироглобулин, аг-макро-

глобулин, гаптоглобин, лактоферрин, фетуин, а также гонадотроп-

ные гормоны человека [70]. Единственное исключение в этом от-

ношении составляет асиалотрансферрин, который циркулирует

в организме столько же, сколько исходный трансферрин. Указыва-

ют ли эти эксперименты на действительный путь катаболизма

церулоплазмина и других гликопротеидов в обычных условиях,,

этот вопрос остается выяснить.

8, БИОСИНТЕЗ ЦЕРУЛОПЛАЗМИНА

Как и многие белки плазмы, церулоплазмин синтезируется

в печени [71], и скорость этого процесса контролируется гормона-

ми [72]. Концентрация церулоплазмина в плазме довольно ста-

бильна на протяжении всего периода жизни человека, за исклю-

чением того, что у новорожденных эта концентрация меньше. При-

сутствие церулоплазмина обнаружено не только в плазме, но также

и в спинно-мозговой жидкости [73], лимфе, межсуставной жид-

кости, слезах, в выделениях из носа и пищеварительного тракта

[74]. Снижение скорости его синтеза у человека наблюдается толь-

ко в случае болезни Вильсона или дефицита меди [3].

Медь включается в молекулу церулоплазмина только в про-

цессе его биосинтеза. Внутриклеточным (хотя и очень бедным)

источником меди для биосинтеза служат, по-видимому, микросо-

мы [75]. Причиной очень малой скорости включения радиоактив-

ной меди в церулоплазмин у больных болезнью Вильсона могут

быть увеличенные запасы обычной меди в печени и малая скорость

собственно синтеза церулоплазмина. Гетерозиготные носители

одного из генов, ответственных за проявление болезни Вильсона,

обычно характеризуются нормальной скоростью синтеза церуло-

плазмина, однако скорость включения радиоактивной меди у них;

понижена, что может быть вызвано небольшим увеличением содер-

жания меди в печени.

374

Г лава 10

Таким образом, биосинтез церулоплазмина, вероятно, происхо-

дит в такой последовательности: синтез нескольких полипептидных

цепей, их сборка, присоединение полисахаридов и, наконец вклю-

чение меди. Недавно было установлено, что при дефиците меди

в плазме крыс присутствует апоцерулоплазмин, который обнару-

живается иммунохимическими методами [76]. Он был также об-

наружен в сыворотке крови здоровых людей и людей, страдающих

болезнью Вильсона, у которых было отмечено пониженное содер-

жание церулоплазмина [77, 78]. Химическая природа апоцеруло-

плазмина и его физиологическая роль пока изучены слабо.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Elvehjem С. A., Physiol., Rev., 15, 471 (1935).

2. Marston Н. R., Physiol. Rev., 32, 66 (1952).

3. Schneinberg I. //., Sternlieb 1., Pharmacol. Rev., 12, 355 (1960).

4. Underwood E. 1., Trace Elements in Human and Animal Nutrition, 2nd edn.,

Academic Press, New York. 1962.

5. Lee G. R.. Cartwright G. E., Wintrobe M. M., Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 127,

977 (1968).

6. Lee G. R., Nacht 5., Lukens J. N., Cartwright G. E., J. Clin. Invest., 47, 2058

(1968).

7. Peisach /., Aisen P., Blumberg W. E. (eds.), The Biochemistry of Copper, Aca-

demic Press, New York, 1966.

8. Malmstrdm B. G., Neilands J. B., A. Rev. Biochem., 33, 331 (1964).

9. Henkin R. 1., Keiser H. R., Jaffe I. A., Sternlieb I., Seheinberg /. H., Lancet,

ii, 1268 (1967).

10. Henkin R. /., Keiser H. R., Kare M., Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 129, 516

(1968).

11. Nimni M. E.. Biochim. Biophys. Acta, 111, 576 (1965).

12.

Jaffe

I. A., Merriman P., Jacobus D., Science, 161, 1016 (1968).

13. Scheinberg I. H., Sternlieb I., A. Rev. Med., 16, 119 (1965).

14. Garattini 5., Giachetti A., Pieri L., Arch. Biochem. Biophys., 91, 83 (1960).

15. Seal U. S.. Сотр. Biochem. Physiol., 13, 143 (1964).

16. Van 'Den Hamer C. J. A., Buyze G., van der Heyden M. C. M.. in H. Peeters

(ed.), Protides of the Biological Fluids, Vol. 11, Elsevier, Amsterdam, 1964,

p. 382.

17. Martin G. M., Derr M. A., Benditt E. P.. Lab. Invest., 13, 282 (1964).

18. Bingleii J. B., Dick A. T.. Clin. Chem. Acta, 25, 480 (1969).

19. Inaba T., Frieden E J. Biol. Chem., 242, 4789 (1967).

20. Sanders B. E., Miller O. P., Richard M. N., Arch. Biochem. Biophys., 84, 60

(1959).

21. Curzon G., Vallet L., Nature, 183, 751 (1959).

22. Curzon G.. Vallet L.. Biochem. J.. 74, 279 (1960).

23 Deutsch H. F.. Arch. Biochem. Biophys., 89, 225 (1960).

24 Deutsch H. F.. Kasper С. B., Welsch D., Arch. Biochem. Biophys., 99, 132

(1962).

25 Morell A. G., Aisen P., Scheinberg I. H., J. Biol. Chem., 237, 3455 (1962).

26 Sgouris J. T., Coryell F. C., Gallick H., Storey R. W.. McCall К. B.. Ander-

son H. D., Vox Sang., 7, 394 (1962).

27 Broman L., Kjellin K. Biochim. Biophys. Acta, 82, 101 (1964).

28 Morell A. G.. Van Der Hamer C. J. A.. Scheinberg I. H., J. Biol. Chem., 244, 3494

(1969).

Церулоплазмин

375'

29. Simons К, Beam A. G., Biochim. Biophys. Acta, 175, 260 (1969).

30. Sternlieb I., Morell A. G., Tucker W. D., Greene M. W., Scheinberg I. H., j. Clin.

Invest., 40, 1834 (1961).

31. Seheinberg I. H., Morell A. G., J. Clin. Invest., 36, 1193 (1957).

32. Magdoff-Fairehild B., Lovell F. M., Low B. W., J. Biol. Chem., 244, 3497"

(1969).

33. Kasper С. B., Deutsch H. F., J. Biol. Chem., 238, 2325 (1963).

34. Holmberg C. G., Laurell C.-B., Acta Chem. Scand., 2, 550 (1948).

35. Morell A. G., Van Den Hamer C. J. A., Seheinberg I. H., Ashwell G., J. Biol.

Chem., 241, 3745 (1966).

36. Broman L., Malmstrom B. G., Aasa R., Vanngard T., Biochim. Biophys. Acta,.

75, 365 (1963).

37. Andreasson L.-E., Vanngard T., Biochim. Biophys. Acta, 200, 247 (1970).

38. Felsenfeld G., Arch. Biochem. Biophys., 87, 247 (1960).

39. Morell A. G., Aisen P., Seheinberg I. H., Blumberg W. E., Eisinger J., Federa-

tion Proc., 22, 595 (1963).

40. Morell A. G., Aisen P., Blumberg W. E., Seheinberg I. H., J. Biol. Chem., 239,

1042 (1964).

41. Marriott ]., Perkins D. !., Biochim. Biophys. Acta, 117, 387 (1966).

42. Kasper С. B., Deutsch H. F., J. Biol. Chem., 238, 2343 (1963).

43. Morell A. G., Seheinberg I. H., Science, 127, 588 (1958).

44. Aisen P., Morell A. G., J. Biol. Chem., 240, 2974 (1965).

45. Van Den Hamer C. J. A., Morell A. G., Seheinberg I. H., unpublished results.

46. Holmberg C. G., Laurell C.-B., Acta Chem. Scand., 5, 476 (1951).

47. Rice E. W., J. Lab. Clin. Med., 55, 325 (1960).

48. Ravin H. A., Lancet, i, 726 (1956).

49. Laurell C.-B., in F. W. Putnam (ed.), The Plasma Proteins, Vol. 1, Academic

Press, New York, 1960, p. 349.

50. Osaki S., McDermott J. A., Frieden E., J. Biol. Chem., 239, 3570 (1960).

51. Gurzon G., O'Reilly S., Biochem. Biophys. Res. Commun., 2, 284 (1960).

52. Osaki S., Johnson D. A., Frieden E., J. Biol. Chem., 241, 2746 (1966).

53. Ragan H. A., Nacht S., Lee G. R., Bishop C. R., Cartwright G. E., Am. J. Phy-

siol., 217, 1320 (1969).

54. Topham R. W.. Frieden E., J. Biol. Chem., 245, 6698 (1970).

55. Lee G. R., Nacht S., Christensen D., Hansen S., Cartwright G. E., Proc. Soc.

Exp. Biol., Med., 131, 918 (1969).

56. Broman L., Nature, 182, 1655 (1958).

57. Deutsch H. F., Fisher G. B., J. Biol. Chem., 239, 3325 (1964).

58. Broman L., Acta Soc. Med. Upsal. Suppl., 69, 7 (1964).

59. Morell A. G., Scheinberg I. H., Science, 131, 930 (1960).

60. Richterich R., Gautier E., Stillhart H., Rossi E., Helv. Paediat. Acta, 15, 424

(1960).

61. Hirschman S. Z., Morell Л. G., Scheinberg I. H., Ann. N. Y. Acad. Sci., 94, 960

(1961).

62. Holtzman N. A., Naughton M. N., Iber F. L., Gaumnitz B. M., J. Clin. Invest.,.

46, 993 (1967).

63. Shreffler D. C., Brewer G. J., Gall J. C., Honeyman M. S., Biochem. Genet.,.

1, 101 (1967).

64. Jamieson G. A., J. Biol. Chem., 240, 2019 (1965).

65. Morell A. G., Sternlieb I., Scheinberg I. H., Science, 166, 1293 (1969).

66. Hickman J., Ashwell G., Morell A. G., Van Den Hamer C. J. A., Scheinberg I. H.,.

J. Biol. Chem., 245, 759 (1970).

67. Morell A. G., Irvine R. A., Sternlieb I., Scheinberg I. H., Ashwell G., J. Biol.

Chem., 243, 155 (1968).

68. Van den Hamer C. J. A., Morell A. G., Scheinberg I. H., Hickman J., Ashwell G.,

J. Biol. Chem., 245, 4397 (1970).

376

Г лава 10

69. Gregoriadis G., Morell A. G., Sternlieb 1., Seheinberg I. Я, J. Biol. Chem., 245,

5833 (1970).

70. Morell A. G., Gregoriadis G., Seheinberg I. H., Hickman J., Ashwell G., J. Biol.

Chem, 246, 1461 (1971).

71. Owen C. A., Jr., Hazelrig J. B., Am. J. Physiol., 210, 1059 (1966).

72. Evans G. W., Cornatzer N. F., Cornatzer W. E., Am. J. Physiol, 218, 613

(1970).

73. Jensen K, Acta Neurol. Scand, 39, 237 (1963).

74. Wilson J. F., Heiner D. C., Lahey M. E., J. Pediatrics, 60, 787 (1962).

75. Sternlieb I., Scheinberg I. H., Trans. Ass. Am. Phys, 75, 228 (1962).

76. Holtzman N. A., Gaumnitz B. M., J. Biol. Chem, 245, 2350 (1970).

77. Carrico R. J., Deutsch H. F., Beinert H., Orme-Johnson W. H., J. Biol. Chem,

244, 4141 (1969).

78. Carrico R. J., Deutsch H. F., Biochem. Med, 3, 117 (1969).

79. Edsall J. T., Spahr P.-F., personal communication (1960).

80. Witwicki /, Zakrzewski K, Eur. J. Biochem, 10, 284 (1969).

81. Erickson J. O, Gray R. D., Frieden E., Proc. Soc. Exp. Biol. Med, 134, 117

(1970).

82. Poillon W. N., Beam A. G., Biochim. Biophys. Acta, 127, 407 (1966).

83. Blumberg W. E., Eisinger J., Aisen P., Morell A. G., Scheinberg I. H., J. Biol.

Chem, 238, 1675 (1963).

84. Morell A. G., Scheinberg I. H., Science, 131, 930 (1960).

85. Siva Sankar D. V., Federation Proc. 18, 441 (1959).

86. Uriel J., Gotz H.. Grabar P., J. Suisse Mcd, 87, 431 (1957).

87. Aisen P., Koenig S. H., Lilienthal H. R., J. Mol. Biol, 28, 225 (1967).

88. Kasper С. B., Biochemistry, 6, 3185 (1967).

89. Vanngard T., in A. Ehrenberg, B. G. Malmstrom, T. Vanngard (eds.), Magne-

tic Resonance in Biological Systems, Pergamon, Oxford, 1966, p. 213.

90. Broman L., Malmstrom B. G., Aasa R., Vanngard T., J. Mol. Biol, 5, 301

(1962).

91. Kasper С. B.. Deutsch H. F., Beinert H., J. Biol. Chem, 238, 2338 (1963).

92. Ehrenberg A., Malmstrom B. G, Broman L., Mosbach R., J. Mol. Biol, 5, 450

(1962).

93. Kalons V., Hobzova H., in H. Peeters (ed.), Protides of the Biological Fluids,

Vol. 14, Elsevier, Amsterdam, 1966, p. 173.

94. Vanngard T., Aasa R., in W. Low (ed.), Paramagnetic Resonance, Academic

Press, New York, 1963, p. 509,

ГЛАВА 11

ГЕМЭРИТРИH *

М. Я. Окамура, И. М. Клотц

Okamura М. У., Klotz 1. M., Biochemistry Division,

Department of Chemistry, Northwestern University,

Evanston, Illinois 60201, USA

1. ВВЕДЕНИЕ

У беспозвоночных вместо хорошо известного гемоглобина- роль

переносчиков кислорода часто выполняют пигменты негемовой

природы — гемэритрин и гемоцианин. Несмотря на сходство функ-

ций всех трех названных белков, они сильно отличаются, между

собой по молекулярной структуре и химической природе активного

центра, ответственного за перенос кислорода. Некоторые характер-

ные свойства этих белков даны в табл. 11.1. Как в гемоглобине,

так и в гемэритрине кислород связывается атомом железа, OAHaKcc

в последнем (а также и в гемоцианине) отсутствует гемовая груп-

пировка, несмотря на то, что в самих терминах содержится корень

«гем». Кроме того, гемэритрин соединяется с кислородом в соот-

ношении 2Fe : O

, тогда как гемоглобин характеризуется соотноше-

нием Fe : O

. Молекулярная масса и число субъединиц, входящих

в макромолекулу нативного белка, тоже существенно разнятся для

двух указанных белков. И все же, несмотря на эти различия, и ге-

моглобин, и гемэритрин с одинаковым успехом выполняют роль

переносчиков кислорода. На этом примере было бы интересно про-

следить, до какой же степени можно варьировать строение моле-

кулы без нарушения ее функций как переносчика кислорода.

* Большая часть из рассматриваемых здесь работ выполняется при поддерж^

ке (№ НЕ-08299) со стороны Национального института исследования сердца

при Службе здоровья США.

В главе употребляются следующие сокращения: salen — ^№-быс-салицили-

денэтилендиамин; phen—1,10-фенантролин; bipy — 2,2'-дипиридин; terpy — 2,2',2"-

трипиридин; Ac — ацетат; ЭДТА — этилендиаминтетрауксусная кислота; (—)-

ПДТА — левовращающая пропилендиаминтетрауксусная кислота; ОЭДТА —

N-оксиэтилэтилендиаминтриуксусная кислота; В — 2,13-диметил-3,6,9,12,18-пента-

азабицикло-[12,3,1]-октадекапентаен-1

, 2, 12, 14, 16; en — этилендиамин.

378

Г лава 10

Таблица 11.1

Сопоставление некоторых свойств белков — переносчиков кислорода

Свойства

Гемоглобин

Гемэритрин

Гемоцианин

Металл

•Степень окисления металла

в деоксигенированном

белке

-Стехиометрия взаимодейст-

вия с кислородом M: O

2Fe

2Cu

Цвет оксигенированного

белка

Красный

Розово-фиоле-

товый

Синий

Цвет дезоксигенированного

белка

Пурпурно-крас-

ный

Бесцветный

Координация железа или

меди

Порфириновое

кольцо

Боковые цепи

белка

Боковые цени

белка

Молекулярная масса 65

ООО

108

ООО

400 ООО—

ООО ООО

Число субъединиц

Много

2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ БЕЛКА СРЕДИ ЖИВЫХ

ОРГАНИЗМОВ И ЕГО ВЫДЕЛЕНИЕ

Гемэритрин был обнаружен у представителей четырех типов

•беспозвоночных: сипункулидов, полихетов (многощетинковых),

приапулидов и брахиаподов (плеченогих) [1]. Большая часть

работ, рассматриваемых здесь, выполнена на препаратах гемэрит-

рина, выделенных из сипункулида Golfingia gouldii.

Белок Golfingia gouldii может быть выделен из внутриполост-

ной жидкости этих морских червей. Для этого вскрывают полости

100—200 червей, дают стечь жидкости и после окончания коагуля-

ции фильтруют ее через стеклянную вату. Затем эритроциты мно-

гократно промывают морской водой (или 2,5%-ным раствором

NaCl), каждый раз отделяя их центрифугированием. Небольшое

количество бесцветных клеток, образующих слой над красными

кровяными клетками, удаляют отсасыванием. После этого для

разрушения красных кровяных клеток к ним добавляется дистил-

лированная вода в объеме, равном примерно половине объема ис-

ходной внутриполостной жидкости. Через 12 ч с помощью высо-

коскоростного центрифугирования отделяют осколки лизирован

ных клеток, а полученный темно-красный раствор подвергают

быстрому диализу по отношению к 0,4%-ному раствору NaCl

Гемэритрин

379

Полученный раствор можно еще раз подвергнуть диализу по отно-

шению к раствору, содержащему 20% этанола и 0,4% NaCl, что.

позволяет выделить вещество в кристаллическом виде. Все эти,

процедуры проводятся на холоду (4 °С) и занимают 3—4 дня.

Получаемые таким способом кристаллы оксигемэритрина довольно

устойчивы при хранении при 4

C, хотя белок все же медленно

превращается в метгемэритрин или форму, содержащую желе-

зо(Ш) [2].

3. ХИМИЧЕСКИЕ ФОРМУЛЫ ГЕМЭРИТРИНА

На рис. 11.1 схематически показана взаимосвязь различных

форм гемэритрина. Физиологическое значение имеет реакция об-

ратимого связывания гемэритрина с молекулярным кислородом,

Jj-IrFe

OgJ

[HrFeM

Fe(CN)

[HrFe»]

дитионит или

реагент,

-, формамидинсульфиновая

блокирующий [И

2 h

кислота

SH-зруппы ^^

~н

8 [HrFegL]

[HrFe

OHj

Рис. 11.1. Взаимные превращения химических форм гемэритрина:

однако в присутствие определенных реагентов возможны и другие-

его превращения. При добавлении к оксигенированному гемэрит-

рину таких окислителей, как KaFe(CN)

, образуется метаквогем-

эритрин, в котором железо находится в степени окисления +3.

Метгемэритрин в свою очередь может взаимодействовать с разно-

образными лигандами малых размеров, образуя производные

с характерными спектрами поглощения [3]. Молекула нативного

гемэритрина состоит из восьми субъединиц, на которые она может

диссоциировать при добавлении реагентов, связывающих SH-rpyn-

пы [4].

4.РАВНОВЕСИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С КИСЛОРОДОМ

Обратимое связывание молекулярного кислорода гемэритрином-

является его физиологической функцией. Кривая связывания кис-

лорода гемэритрином из Sipunculus nudus в отличие от аналогич-

Глава 11

ной характеристики гемоглобина имеет слабо выраженный сигмои-

дальный характер без эффекта Бора (т. е. равновесие связывания

кислорода не зависит от рН*) [5]. Сигмоидальный характер кри-

вой и эффект Бора в случае гемоглобина особенно ярко выражены

при низких значениях рН среды. Различие в характере указанных

зависимостей двух переносчиков кислорода можно объяснить раз-

личиями в их физиологических функциях [6]. Гемэритрин обычно

находится в главной полости организма и служит в основном депо

кислорода, тогда как гемоглобин находится в постоянно циркули-

рующей системе и выполняет главным образом функцию перено-

счика кислорода. Именно при транспорте кислорода становятся

особенно ценными такие качества переносчика, как сигмоидальная

характеристическая кривая равновесия связывания кислорода и

смещение этого равновесия при изменении рН [7].

Другой важной особенностью гемэритрина является его высокое

сродство к кислороду, которое характерно для связывающих кис-

лород пигментов, содержащихся в главной полости организмов.

Такое сродство к кислороду обусловлено большим выигрышем

в энтальпии, сопровождающим процесс связывания кислорода: от

—12 до —20 ккал/моль [6].

Но, пожалуй, самое существенное отличие между гемэритри-

ном и гемоглобином заключено в стехиометрии реакции этих бел-

ков с кислородом. Для того чтобы связать одну молекулу кислоро-

да в гемэритрине, требуются два атома железа [2], тогда как ге-

моглобину достаточно одного.

Изучена также кинетика оксигенации и деоксигенации гемэрит-

рина из Siputiculus nudus [5]. Оба процесса оказались быстрыми,

но они не могут быть описаны с помощью только одной констан-

ты скорости. Более того, константы скорости деоксигенации окси-

гемэритрина дитионитом, полученные методом температурного

скачка и методом резкой остановки струи, отличаются между со-

бой. Эти результаты указывают на то, что процесс присоединения

кислорода к белку происходит не по простому механизму для би-

молекулярных реакций, а сопровождается, по-видимому, еще и

конформационными изменениями.

5. ПРОЦЕССЫ ОКИСЛЕНИЯ И РЕАКЦИИ

С МАЛЫМИ МОЛЕКУЛАМИ

При длительном хранении даже при 4 °С оксигемэритрин мед-

ленно переходит в метгемэритрин и теряет свою способность свя

зывать кислород. Добавление же окислителей, например

* Тем не менее у гемэритрина из Lingula эффект Бора обнаруживается [6]

Гемэритрин

381

KsFe(CN)

, вызывает быстрый переход оксигемэритрина в метгем-

эритрин. Превращению оксигемэритрина в метгемэритрин способ-

ствует также относительно высокая концентрация (~0,2 моль/л)

какого-либо лиганда в растворе [3]. При этом в качестве одного

из продуктов реакции обнаруживается перекись водорода* [8].

Эта реакция имеет первый порядок по концентрации лиганда, ка-

тализируется кислотой в области рН от 6 до 9, и, вероятно, проте-

кает путем вытеснения перекисного (или гидроперекисного) иона:

HL + HrFe

-—HrFeij

L + HO

Самыми эффективными катализаторами в этой реакции являются

ионы F

, NOo, N3 и_ HCIO^

менее эффективным оказывается

ион SCN-, а ионы SO? , C

H Cl

не проявляют никакой актив-

ности. Как видно, эффективность понижается с увеличением кис-

лотных свойств аниона, так что, возможно, здесь мы имеем дело

с общим кислотным катализом.

В нейтральной среде в отсутствие лигандов окисление гем-

эритрина приводит к образованию метаквогемэритрина. При дости-

жении рН>9 метаквогемэритрин переходит в метгидроксигемэрит-

рин, что сопровождается характерными изменениями в спектре

поглощения белка**. Кажущееся значение р/С

для этого перехода

значительно возрастает в присутствии специфически действующих

анионов ClOT и NO3, которые связываются с белком, но железом

непосредственно не координируются [9]. Указанные два иона

влияют не только на равновесие перехода метаквогемэритрина

в метгидрокснгемэритрин, но также и на другие свойства белка,

в частности на реакционную способность его сульфгидрильных

групп [9].

Атом железа метгемэритрина также может координировать са-

мые разнообразные лиганды (например, N3, SCN~, Cl~, F

). В тех

случаях, когда удалось определить стехиометрию (например, при

комплексообразовании с N и SCN

), оказалось, что одна молеку-

ла лиганда связывается с двумя атомами железа [3, 4]. Однако

данные, полученные из спектров поглощения и спектров кругового

дихроизма, указывают на то, что с такими лигандами, как F

O и 0Н~, MeTreMSpiiTpин может взаимодействовать в отношении

один лиганд на один атом железа [10].

* В присутствии ионов F

и NO"^ кинетика протекания реакции соответству-

ет псевдопервому порядку. В присутствии же N

вначале протекает быстрая

реакция, за которой следует более медленная двухстадийяая реакция.

** Обозначения «метаиво» и «метгядрокси» относятся к окисленным формам

гемэритрина, существующим в растворе при рН около 7 и около 9 соответствен-

но. Возможно, что в метаквогемэритрине атом железа связан не с молекулой

воды, а с гидроксил-ионом, как это предполагается в случае гемоглобина.

382

Г лава

6. ОБРАЗОВАНИЕ СУБЪЕДИНИЦ

Молекула гемэритрина состоит из восьми субъединиц, на кото-

рые она распадается при действии разнообразных средств. Наи-

более мягким из них является действие реагентов, блокирующих

меркаптогруппы, например, таких, как ртутьсодержащие соедине-

ния или цистин [4, 11]. Различные признаки указывают на то, что

образующиеся при этом субъединицы отличаются своей конформа-

цией от субъединиц нативного белка. Спектр поглощения в уль-

трафиолетовой области и спектр кругового дихроизма цистеинат-

ного производного субъединиц отличаются от соответствующих

спектров октамера или субъединиц, полученных простым разбав-

лением раствора белка [12].

Кроме того, субъединицы, полученные путем блокирования

SH-групп, отличаются от нативных субъединиц или октамера своей

способностью к связыванию с различными бидентатными хелато-

образующими лигандами типа о-фенантролина или тайрона и об-

разованию комплексов, не поддающихся диализу [13]. Так, о-фе-

нантролин взаимодействует с гемэритрином в форме, содержащей

Fe(II)

тогда как тайрон образует комплекс с той формой гемэрит-

рина, в которой содержится Fe(III). Последний комплекс гемэрит-

рина с блокированными SH-группами проявляется в спектре ЭПР,

давая сигнал с g-фактором, равным 4,2, характерным для желе-

зами).

7. КООРДИНАЦИЯ ЖЕЛЕЗА В БЕЛКЕ

Поскольку в гемэритрине отсутствует гемовая группировка,

часть координационных мест у атома железа должны занимать

боковые группы полипептидной матрицы белка. Первичная струк-

тура гемэритрина известна [14]. Она показана на рис. 11.2. Только

небольшая часть из указанных на рисунке 113 остатков аминокис-

лот может рассматриваться в качестве потенциальных лигандов,

способных связывать железо. Из рассмотрения можно сразу ис-

ключить все неполярные боковые цепи (такие, как Phe, lie, Val

и т. п.), а также остатки треонина, серина, аспарагина, глутамина

и, по-видимому, аргинина. Напротив, остатки цистеина, лизина,

гистидина, тирозина, метионина, аспарагиновой и глутаминовой

кислот могут координироваться железом. Всего таких остатков 43

(табл. 11.2). Этого более чем достаточно, если учесть, что субъ-

единица содержит два атома железа, которые могут связывать 8—

10 лигандов*. За исключением, пожалуй, атомов серы цистеина и

* Одно из препятствий на пути определения мест связывания железа с по-

липептидной цепью — это невозможность обратимого удаления железа из гем

эритрииа