Hemoglobin - myoglobin Konzultációs e-tananyag Szikla Károly
Myoglobin A váz- és szívizom oxigén tároló fehérjéje Mt.: 17.800 153 aminosavból épül fel A lánc kb 75 % a hélix 8 db hélix, köztük nem helikális szerkezetek I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin
I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 3
Myoglobin A fehérje centrumában apoláros oldalláncok Kivéve két His (F8 & E7) Az ionos és poláros oldalláncok a felszín felé orientáltak. A felszínen poláros és apoláros R Hem F8 proximális His E7 disztális His N terminális I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 4
Myoglobin Prosztetikus csoportja Hem (protoporfirin IX. Fe + ) A hem apoláros oldalláncai: metil, vinil a myoglobin apoláros magjával apoláros kölcsönhatást létesítenek Fe + nem oxidálódik A két propionát oldallánc a molekula felszíne felé orientált Fe + I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 5
Myoglobin A hem Fe + ionja hat lingandummal képez komplexet 4 ligandum: pirrol N 1 ligandum: F8 His 1 ligandum: O Fe + F8 His felé kiemelkedik a hem síkjából (0,3 0,4 Ǻ) I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 6
Myoglobin Fe: 3d 6 4s Fe + : 3d 6 I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 7
I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 8
Myoglobin E7 His kívül van a koordinációs szférán 5,000-szer 00-50-szer erősebb kötés (stabilabb komplex), mint az O -nel képzett komplex His E7 a CO-hem komplex stabilitását 100-szoros mértékben csökkenti. I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 9
A myoglobin oxigén telítése A myoglobin hem komplexének 6. liganduma: O M K K d d' O Kd M O MO M po MO MO M: myoglobin MO : myoglobin O komplex [O ] po [O ] vizes oldatban a po függvénye I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 10
A myoglobin oxigén telítése T Ha MO MO M T: myoglobin O telítettsége MO M K D ' po (P 50 ) T 0,5 K D : az a po érték, amely mellett a myoglobin félig telített O -nel I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 11
A myoglobin oxigén telítése K D' M po MO egyenletből MO T T M po MO MO M M M K D' K D' po po K K D' D' M egyenletbe [MO ] t helyettesítve I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 1
A myoglobin oxigén telítése T po po K D' y x x K Hiperbola egyenlete A mioglobin O telítettsége a po -től hiperbolikusan függ I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 13
I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 14
Hemoglobin A vörös vértestekben az O transzportot ellátó globuláris protein (3*10 8 /vvt) HbA (felnőtt humán) a és ß alegységből álló tetramer (a & ß ) I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 15
Hemoglobin Perutz Mt.: 64500 a 141 aminosav 7 a hélix ß 146 aminosav 8 a helix I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 16
Hemoglobin Myoglobinban, hemoglobinban a és ß monomerekben 5 aminosav azonos, azonos helyeken. Tercier struktúrák nagyon hasonlóak a: C term. aminosav Arg ß: C term. aminosav His I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 17
Hemoglobin Kvaterner szerkezete: α és ß alegység alkot egy kb. gömb alakú tetramert (6,5x5.5x5 nm) Az alegységek között Apoláros kölcsönhatás H-hidak Ionpárok Kovalens kötés nincs (a konformáció flexibilis) Valamennyi alegység tartalmaz hem prosztetikus csoportot. Egy Hb molekula 4 O ligandumot képes megkötni I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 18
A myoglobin és hemoglobin O telítési görbéje Myoglobin P 50 = 1 Hgmm Hemoglobin P 50 = 6 Hgmm A hemoglobin O telítési görbéje szigmoid Az első O ligandum hemhez kötése megkönnyíti a második, ez utóbbi a harmadik stb O ligand kötését A jelenség: kooperativitás K K D1 > K D > K D3 > K D1 D4 ~ 300 K I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 19 D4
Hemoglobin oxigén telítési görbéje Myoglobin P 50 = 1 Hgmm Hemoglobin P 50 = 6 Hgmm Biológiai jelentősége: A tüdőben megkötött O leadása a szövetekben I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 0
Hemoglobin oxigén telítési görbéje I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 1
A hemoglobin O telítési görbéje A hemoglobin tetramer O kötő képessége (affinitása) alapvetően eltér a monomerek (illetve myoglobin) O affinitásától Negyedleges szerkezet működésváltozás Alegységek közötti kölcsönhatás Allosztérikus kölcsönhatás (nem a ligandum kötő helyét érinti) A hemoglobin allosztérikus protein I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin
A hemoglobin O telítési görbéje Allosztérikus effektor: nem fehérje molekula, amely a fehérjéhez kapcsolódva befolyásolja annak működését (aktivitását). Lehet fokozó (aktivátor) gátló (inhibitor) Nem kapcsol be vagy ki! I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 3
Az allosztérikus kölcsönhatás Szekvenciális model Szimmetrikus model csak T és R nincs átmeneti konformációs állapot I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 4
T% HbF (ag) magzati Hb I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 5
Ionpárok a hemoglobin monomerek között T konf. a c term. Arg ß c term. His A C terminális aminosavak két ionpárt alakítanak ki. Összesen 8 ionpár vesz részt A T konformációban. I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 6
Dezoxihemoglobin A hemoglobin feszes (T) állapotát a négy alegység C terminális ionpárjai eredményezik. A konformációt a két ß alegység közötti,3 BPG tovább stabilizálja. Az alfa monomerekben a C és N terminális végek is ionpárokat alkotnak. 91 I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 7
I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 8
I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 9
I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 30
Az O által indukált komformációváltozás a negyedleges szerkezetben Az oxihemoglobin a 1 ß 1 dimerje 15 o -kal elfordul az a ß dimerhez képest. A két ß monomer közelebb kerül egymáshoz I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 31
A dezoxi oxi hemoglobin konformáció változás F hélix (prox. His révén) elmozdul Fe + - O Fe + a hem síkjába merül FG Tyr a C terminális ionpárokat szétszakítja (ß C term., His H + ) ß 1 -ß közötti távolság csökken (a 1 ß 1 dimer elfordulása),3 BPG ionkötés (ß 1 -ß ) gyengül majd a,3 BPG disszociál I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 3
Bohr-effektus I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 33
Bohr effektus po Hgmm Hemoglobin O telítése különböző ph értékek mellett Hasonló folyamat az a monomer N-terminális a NH -nél. I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 34
A CO transzportja Szövetekben karboanhidráz (vvt) CO H O H CO 3 HCO - 3 H Tüdő H HCO - H CO H O CO 3 3 I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 35
A CO kisebb hányada: N-terminális R-NH + O=C=O O R1 N H C O Karbamát I. éves konzultációk: Hemoglobin & myoglobin 36