Металлопротеин - Metalloprotein

Құрылымы гемоглобин. The Хем құрамында металл бар кофактор темір, жасыл түспен көрсетілген.

Металлопротеин а деген жалпы термин ақуыз құрамында металл ионы бар кофактор.[1][2] Барлық белоктардың үлкен бөлігі осы санаттың бөлігі болып табылады. Мысалы, адамның кем дегенде 1000 ақуызында (~ 20000-нан) мырыш байланыстырады белоктық домендер[3] адамда 3000-ға дейін мырыш металлопротеиндері болуы мүмкін.[4]

Молшылық

Шамамен жартысы деп есептеледі белоктар құрамында а металл.[5] Басқа бағалау бойынша, барлық белоктардың шамамен төрттен үштен біріне металдар өз функцияларын орындау үшін қажет деп саналады.[6] Осылайша, металлопротеидтердің әртүрлі функциялары бар жасушалар мысалы, ақуыздарды сақтау және тасымалдау, ферменттер және сигнал беру белоктар, немесе инфекциялық аурулар.[7] Металл байланыстыратын ақуыздардың көптігі белоктар қолданатын аминқышқылдарына тән болуы мүмкін, өйткені эволюциялық тарихы жоқ жасанды ақуыздар да металдарды оңай байланыстырады.[8]

Көптеген металдар адам денесі ақуыздармен байланысады. Мысалы, темірдің адам ағзасындағы салыстырмалы түрде жоғары концентрациясы көбіне ішіндегі темірге байланысты гемоглобин.

Адам ағзаларындағы металл концентрациясы (ppm = ug / g ash)[9]
БауырБүйрекӨкпеЖүрекМиБұлшықет
Mn (марганец )13879292722<4-40
Fe (темір )16,7697,16824,967553041003,500
Co (кобальт )<2-13<2<2-8---<2150 (?)
Ни (никель )<5<5-12<5<5<5<15
Cu (мыс )88237922035040185-305
Zn (мырыш )5,5435,0181,4702,7729154,688

Координациялық химия принциптері

Металлопротеидтерде металл иондары әдетте үйлестіріледі азот, оттегі немесе күкірт тиесілі орталықтар амин қышқылы ақуыздың қалдықтары. Бұл донорлық топтар көбінесе аминқышқылдарының қалдықтарындағы бүйірлік тізбектермен қамтамасыз етіледі. Әсіресе маңызды имидазол ауыстырушы гистидин қалдықтар, тиолат орынбасарлары цистеин қалдықтары және карбоксилат ұсынған топтар аспартат. Металлоның әртүрлілігін ескере отырыппротеома, іс жүзінде барлық аминқышқылдарының қалдықтары металл орталықтарын байланыстыратыны дәлелденді. Пептидтік омыртқа донорлық топтарды қамтамасыз етеді; бұларға депротацияланған жатады амидтер және амид карбонил оттегі орталықтары. Табиғи және жасанды ақуыздармен байланысатын қорғасын (II) қайта қаралды.[10]

Аминқышқылдарының қалдықтарымен қамтамасыз етілетін донорлық топтардан басқа, көптеген органикалық заттар кофакторлар лиганд ретінде қызмет етеді. Мүмкін, ең танымал тетрадентат N4 макроциклді лигандтар құрамына кіреді Хем ақуыз. Сульфид пен оксид сияқты бейорганикалық лигандтар да кең таралған.

Металлопротеидтерді сақтау және тасымалдау

Бұл сәл күшті қышқылдармен және сілтілермен өңдеу арқылы алынған ақуыз гидролизінің екінші сатысы.

Оттегі тасымалдаушылары

Гемоглобин адамда негізгі оттегі тасымалдаушысы болып табылатын төрт суббірлікке ие темір (II) ионды жазықтық бойынша үйлестіреді макроциклді лиганд протопорфирин IX (PIX) және имидазол а азот атомы гистидин қалдық. Алтыншы үйлестіру алаңында а су молекула немесе а диоксиген молекула. Керісінше, ақуыз миоглобин, табылды бұлшықет жасушалары, тек осындай қондырғы бар. Белсенді сайт а гидрофобты қалта. Бұл өте маңызды, өйткені онсыз темір (II) қайтымсыз болады тотыққан үтіктеу (III). The тепе-теңдік константасы HbO түзілуі үшін2 тәуелді болғандықтан, оттегі қабылданады немесе бөлінеді ішінара қысым ішіндегі оттегі өкпе немесе бұлшықетпен. Гемоглобинде төрт суббірлік оттегінің гемоглобиннен миоглобинге оңай ауысуына мүмкіндік беретін ынтымақтастық эффектін көрсетеді.[11]

Екеуінде де гемоглобин және миоглобин кейде оттегімен қамтылған түрлердің құрамында темір бар екендігі туралы қате айтылады (III). Қазір белгілі болғаны диамагниттік Бұл түрлердің табиғаты - темір (II) атомы аз айналдыру мемлекет. Жылы оксигемоглобин темір атомы порфирин сақинасының жазықтығында орналасқан, бірақ парамагниттік дезоксигемоглобин темір атомы сақина жазықтығының үстінде жатыр.[11] Айналмалы күйдегі бұл өзгеріс жоғары деңгейге байланысты кооперативті әсер етеді өрістің бөлінуі және кішірек иондық радиус Fe2+ оксигемоглобин бөлігінде.

Гемеритрин құрамында тағы бір темір бар оттегі тасымалдаушысы. Оттегінің байланысу орны - бұл ядролық темір орталығы. Темір атомдары белокпен координацияланады карбоксилат а-ның бүйір тізбектері глутамат және аспартат және бес гистидин қалдықтар. О-ны қабылдау2 Гемеритринмен байланысқан түзілу үшін тотықсыздандырылған ядролық центрдің екі электронды тотығуы жүреді пероксид (OOH−). Оттегіні сіңіру және бөлу механизмі егжей-тегжейлі әзірленген.[12][13]

Гемоцианиндер көп мөлшерде қанда оттегі бар моллюскалар, ал кейбіреулері буынаяқтылар сияқты ат шаяны. Олар гемоглобиннен кейінгі орында, оттегі тасымалында биологиялық тұрғыдан танымал. Екі оттегі туралы мыс (I) белсенді учаскедегі атомдар мысқа (II) дейін тотығып, диоксиген молекулалары пероксидке дейін азаяды, O2−
2.[14][15]

Хлорокруорин (үлкен тасымалдаушы ретінде) эритрокруорин ) құрамында болатын оттегімен байланысатын гемепротеин қан плазмасы көптеген аннелидтер, әсіресе белгілі теңіз полихеталар.

Цитохромдар

Негізгі мақала: цитохром

Тотығу және төмендету реакциялар жиі кездеспейді органикалық химия өйткені аз органикалық молекулалар әрекет ете алады тотықтырғыш немесе редуценттер. Темір (II), екінші жағынан, темірге (III) дейін оңай тотығады. Бұл функция қолданылады цитохромдар ретінде жұмыс істейді электронды тасымалдау векторлар. Металл ионының болуы мүмкіндік береді металлоферменттер сияқты функцияларды орындау үшін тотығу-тотықсыздану реакциялары шектеулі жиынтығымен оңай орындалмайтын функционалдық топтар табылды аминқышқылдары.[16] Көптеген цитохромдардағы темір атомы а Хем топ. Бұл цитохромдардың айырмашылықтары әр түрлі тізбектерде. Мысалы, a цитохромында a бар Хем а протездік топ пен цитохромда а бар гем б протездік топ. Бұл айырмашылықтар әр түрлі Fe-ге әкеледі2+/ Fe3+ тотығу-тотықсыздану потенциалы сияқты әртүрлі цитохромдар қатысады митохондриялық электронды тасымалдау тізбегі.[17]

Р450 цитохромы ферменттер оттек атомын C − H байланысына енгізу функциясын орындайды, тотығу реакциясы.[18][19]

Рубредоксин белсенді сайт.

Рубредоксин

Негізгі мақала: Темір-күкірт ақуызы

Рубредоксин орналасқан электронды тасымалдаушы күкірт -метаболиздену бактериялар және архей. Белсенді учаскеде төрт күкірт атомдары үйлестіретін темір ионы бар цистеин қалдықтар тетраэдр. Рубредоксиндер бір электронды беру процестерін орындайды. The тотығу дәрежесі темір атомы +2 және +3 күйлері арасында өзгереді. Екі тотығу дәрежесінде де металл жоғары айналу, бұл құрылымдық өзгерістерді барынша азайтуға көмектеседі.

Пластоцианин

Негізгі мақала: Пластоцианин
Мыс алаңы пластоцианин

Пластоцианин - көк тұқымдастардың бірі мыс ақуыздары қатысады электронды тасымалдау реакциялар. The мыс -байланыстыру орны бұрмаланған деп сипатталады тригональды пирамидалы.[20] Пирамидалық негіздің тригональды жазықтығы екі азот атомынан тұрады (N1 және Н.2) бөлек гистидиндерден және күкірттен (S1) цистеиннен. Күкірт (S2) осьтік метиониннен шың түзеді. Бұрмалану мыс пен күкірт лигандары арасындағы байланыс ұзындығында жүреді. Cu − S1 байланыс қысқа (207кешкі ) қарағанда Cu − S2 Ұзартылған Cu − S2 байланыс Cu (II) формасын тұрақсыздандырады және тотықсыздандырғыш ақуыздың потенциалы. Көк түс (597нм жоғарғы сіңіру) Cu − S-ге байланысты1 байланыс, мұндағы S (pπ) мен Cu (d.)х2−ж2) зарядтың ауысуы орын алады.[21]

Платоцианиннің төмендетілген түрінде, Оның -87 протоны болады бҚа 4.4. Протонация оның а ретінде әрекет етуіне жол бермейді лиганд және мыс учаскесінің геометриясы айналады тригоналды жазықтық.

Металл-ионды сақтау және беру

Темір

Темір темір түрінде сақталады (III) ферритин. Тұтқырлау учаскесінің нақты сипаты әлі анықталған жоқ. Темір а бар сияқты көрінеді гидролиз FeO (OH) сияқты өнім. Темір тасымалдау арқылы жүзеге асырылады трансферрин оның байланыстыру алаңы екіден тұрады тирозиндер, бір аспарагин қышқылы және бір гистидин.[22] Адам ағзасында темірді шығару механизмі жоқ.[дәйексөз қажет ] Бұл әкелуі мүмкін темірге артық жүктеме емделушілердегі проблемалар қан құю мысалы, β- көмегіменталассемия. Темір іс жүзінде несеппен шығарылады[23] сонымен қатар өт құрамында шоғырланған[24] ол нәжіспен шығарылады.[25]

Мыс

Негізгі мақала: Церулоплазмин

Церулоплазмин - майор мыс -қандағы ақуызды алып жүру. Церулоплазмин Fe (II) Fe (III) тотығуымен байланысты оксидаза белсенділігін көрсетеді, сондықтан оны тасымалдауға көмектеседі қан плазмасы тек Fe (III) күйінде темір таси алатын трансферринмен байланысты.

Кальций

Негізгі мақала: Остеопонтин

Остеопонтин сүйектер мен тістердің жасушадан тыс матрицаларында минералдануға қатысады.

Металлоферменттер

Металлоферменттердің бәріне ортақ бір ерекшелігі бар, яғни металл ионының ақуызбен байланысуы лабильді үйлестіру сайт. Барлығы сияқты ферменттер, пішіні белсенді сайт шешуші болып табылады. Металл ионы әдетте пішіні субстратқа сәйкес келетін қалтада орналасады. Металл ионы катализдейді қол жеткізу қиын реакциялар органикалық химия.

Көміртекті ангидраза

Белсенді сайты көміртекті ангидраза. Үш үйлестіруші гистидин қалдықтары жасыл түспен көрсетілген, гидроксид қызыл және ақ түстерде және мырыш сұр түсте.

Жылы сулы ерітінді, Көмір қышқыл газы нысандары көмір қышқылы

CO2 + H2O ⇌ H2CO3

Бұл реакция катализатор болмаған кезде өте баяу жүреді, бірақ қатысуымен өте тез жүреді гидроксид ион

CO2 + OH− ⇌ HCO−
3

Осыған ұқсас реакция бірден жүреді көміртекті ангидраза. Көміртекті ангидразалардағы белсенді учаскенің құрылымы бірқатар кристалды құрылымдардан жақсы белгілі. Ол а мырыш үшеуі үйлестірілген ион имидазол үштен азот атомдары гистидин бірлік. Төртінші үйлестіру алаңын су молекуласы алып жатыр. Мырыш ионының координациялық сферасы шамамен тетраэдрлік. Оң зарядталған мырыш ионы үйлестірілген су молекуласын поляризациялайды, және нуклеофильді теріс зарядталған гидроксидтің көмірқышқыл газына (көміртегі ангидриді) тигізетін шабуылы тез жүреді. Каталитикалық цикл бикарбонат ионын және сутек ионын шығарады[2] ретінде тепе-теңдік

H2CO3 ⇌ HCO−
3 + H+

диссоциациясын қолдайды көмір қышқылы биологиялық рН құндылықтар.[26]

В дәрумені12-тәуелді ферменттер

The кобальт -қамту В дәрумені12 (кобаламин деп те аталады) беруді катализдейді метил (−CH3) екі молекула арасындағы топтар, олардың бөлінуі жатады C-C байланыстары, органикалық реакцияларда энергетикалық тұрғыдан қымбат процесс. Металл ионы төмендейді активтендіру энергиясы өтпелі Co − CH қалыптастыру арқылы процесс үшін3 байланыс[27] Құрылымы коэнзим арқылы анықталды Дороти Ходжкин және оның әріптестері, ол үшін ол а Химия саласындағы Нобель сыйлығы.[28] Ол төрт азот атомына үйлестірілген кобальт (II) ионынан тұрады корин сақина және бесінші азот атомы имидазол топ. Тыныштық күйінде Co − C болады сигма байланысы 5 ′ көміртек атомымен аденозин.[29] Бұл табиғи түрде кездеседі органикалық металл функциясын түсіндіретін қосылыс транс- жүргізілген реакция сияқты метилдену реакциялары метионин синтазы.

Нитрогеназа (азотты бекіту)

The атмосфералық азотты бекіту бұл өте энергияны қажет ететін процесс, өйткені ол өте тұрақтылықты бұзады үштік байланыс азот атомдарының арасында болады. Фермент нитрогеназа бұл процесті катализдей алатын бірнеше ферменттердің бірі. Фермент пайда болады Ризобиум бактериялар. Оның әрекетінің үш компоненті бар: а молибден белсенді учаскедегі атом, темір-күкірт кластері азотты азайту үшін қажетті электрондарды тасымалдауға қатысады және түрінде мол энергия көзі магний ATP. Бұл соңғы а симбиотикалық бактериялар мен иесі өсімдік арасындағы қатынас, көбінесе а бұршақ. Қарым-қатынас симбиотикалық сипатқа ие, өйткені өсімдік энергияны энергиямен қамтамасыз етеді фотосинтез және тіркелген азотты алу арқылы пайдасы бар. Реакция символикалық түрде келесі түрде жазылуы мүмкін

N2 + 16 MgATP + 8 e− → 2 NH3 + 16 MgADP +16 Pмен + H2

қайда Пмен бейорганикалық дегенді білдіреді фосфат. Белсенді сайттың нақты құрылымын анықтау қиынға соқты. Онда MoFe бар сияқты7S8 динитроген молекуласын байланыстыруға қабілетті кластер және, мүмкін, тотықсыздану процесін бастауға мүмкіндік береді.[30] Электрондар екіден тұратын «Р» кластері арқылы тасымалданады кубтық Fe4S4 күкіртті көпірлермен біріктірілген кластерлер.[31]

Супероксид дисмутазы

Адамның супероксиді дисмутаза 2 тетрамердің құрылымы

The супероксид ион, O−
2 биологиялық жүйелерде молекулалық тотықсыздану арқылы түзіледі оттегі. Онда жұпталмаған электрон, сондықтан ол а ретінде әрекет етеді бос радикал. Бұл күшті тотықтырғыш. Бұл қасиеттер супероксид ионын өте жақсы көрсетеді улы және олардың пайдасына орналастырылған фагоциттер басып кіруді өлтіру микроорганизмдер. Әйтпесе, супероксид ионы ұяшыққа қажетсіз зақым келтірместен бұрын жойылуы керек. The супероксид дисмутазы ферменттер бұл қызметті өте тиімді орындайды.[32]

Ресми тотығу дәрежесі оттегі атомдарының -1⁄2. Нейтралды ерітінділерде рН, супероксид ионы пропорционалды емес молекулалық оттегіне және сутегі асқын тотығы.

2 O−
2 + 2 H+ → O2 + H2O2

Биологияда реакцияның бұл түрі а деп аталады дисмутация реакция. Ол супероксид иондарының тотығуын да, тотықсыздануын да қамтиды. The супероксид дисмутазы (SOD) ферменттер тобы көбейеді реакция жылдамдығы диффузиямен шектелген жылдамдыққа дейін.[33] Бұл ферменттердің әрекет етуінің кілті - тотығу дәрежесі өзгеретін металл тотығы немесе тотықтырғыш ретінде де, тотықсыздандырғыш ретінде де әрекет ете алады.

Тотығу: М(n+1)+ + O−
2 → М.n+ + O2
Редукция: Мn+ + O−
2 + 2 H+ → М.(n+1)+ + H2O2.

Адамның SOD-да белсенді металл болады мыс, Cu (II) немесе Cu (I) ретінде, үйлестірілген тетраэдрлік төрт гистидин қалдықтар. Бұл ферменттің құрамына кіреді мырыш тұрақтандыру үшін иондар және супероксидді дисмутаза үшін мыс шаперонымен белсендіріледі (ОКҚ ). Басқа изозимдер қамтуы мүмкін темір, марганец немесе никель. Ni-SOD әсіресе қызықты, себебі бұл элементтің ерекше тотығу дәрежесі никельді (III) қамтиды. Белсенді учаскедегі никель геометриясының циклдары шаршы жазықтық Ni (II), тиолатпен (Cys)2 және Cys6) және магистральды азот (His1 және Cys2) лигандтар, дейін шаршы пирамидалы Ni (III) осьтік His қосқан1 бүйір тізбекті лиганд.[34]

Құрамында хлорофилл бар ақуыздар

Негізгі мақалалар: хлорофилл және фотожүйе
Гемоглобин (сол жақта) және хлорофилл (оң жақта), өте маңызды екі молекула, оның атомдық формасы туралы айтатын болсақ, өте ұқсас. Тек үш үлкен құрылымдық айырмашылық бар; а магний хлорофиллдегі атом (Mg), керісінше темір (Fe) гемоглобинде. Сонымен қатар, хлорофилл кеңейтілген изопреноидты құйрық және қосымша алифатты циклдық құрылым макроциклден.

Хлорофилл маңызды рөл атқарады фотосинтез. Оның құрамында а магний қоса берілген хлор сақина. Бірақ магний ионы фотосинтездеу қызметіне тікелей қатыспайды және оны белсенділігі аз жоғалған басқа екі валентті иондармен алмастыруға болады. Керісінше фотон электронды құрылымы осы мақсатқа жақсы бейімделген хлор сақинасымен жұтылады.

Бастапқыда фотонның сіңірілуі ан электрон а-ға толқу жалғыз күй Q жолағының The қозған күй өтеді жүйеаралық қиылысу сингл күйінен а үштік күй онда параллельді екі электрон бар айналдыру. Бұл түр іс жүзінде а бос радикал, және өте реактивті және электронды хлорофиллге іргелес акцепторларға беруге мүмкіндік береді хлоропласт. Процесс барысында хлорофилл тотығады. Кейінірек фотосинтетикалық циклде хлорофилл қайтадан қалпына келеді. Бұл тотықсыздану ақырында тотығудың соңғы өнімі ретінде молекулалық оттегі беретін судан электрондарды сорып алады.

Гидрогеназа

Негізгі мақала: Гидрогеназа

Металлдың белсенді құрамына қарай гидрогеназалар үш түрге жіктеледі: темір-темір гидрогеназы, никель-темір гидрогеназы және темір гидрогеназы.[35] Барлық гидрогеназалар қайтымды катализдейді H2 сіңіру, бірақ [FeFe] және [NiFe] гидрогеназалары шын болған кезде тотықсыздандырғыш катализаторлар, H жүргізуші2 тотығу және H+ төмендету

H2 H 2 H+ + 2 e−

[Fe] гидрогеназалары H-тің қайтымды гетеролитикалық бөлінуін катализдейді2.

H2 . Ж+ + H−
Гидрогеназа ферменттерінің үш түрінің белсенді учаскелік құрылымдары.

Рибозим және дезоксирибозим

Табылған сәттен бастап рибозимдер арқылы Томас Чех және Сидни Альтман 1980 жылдардың басында рибозимдер металлоферменттердің ерекше класы болып шықты.[36] Көптеген рибозимдер химиялық катализ үшін белсенді учаскелерінде металл иондарын қажет етеді; демек, оларды металлоферменттер деп атайды. Сонымен қатар, металл иондары рибозимдердің құрылымдық тұрақтануы үшін өте маңызды. І топ катализге қатысатын үш металы бар ең зерттелген рибозим.[37] Басқа белгілі рибозимдерге жатады II топтық интрон, RNase P, және бірнеше кішігірім вирустық рибозимдер (мысалы балға, шаш қыстырғыш, HDV, және VS ) және рибосомалардың үлкен суббірлігі. Жақында рибозимдердің төрт жаңа класы табылды (аталған) бұралу, твистер қарындас, тапанша және инкубатор), олардың барлығы өздігінен бөлінетін рибозимдер.[38]

Дезоксирибозимдер, сондай-ақ ДНК-зимдер немесе каталитикалық ДНҚ деп аталады, бұл алғаш рет 1994 жылы пайда болған жасанды каталитикалық ДНҚ молекулалары [39] содан бері қызығушылықтың тез артуына қол жеткізді. Барлық дерлік ДНҚ ферменттері жұмыс жасау үшін металл иондарын қажет етеді; осылайша олар металлоферменттерге жатқызылады. Рибозимдер негізінен РНҚ субстраттарының бөлінуін катализдейтін болса да, әр түрлі реакцияларды ДНҚ-дің, соның ішінде РНҚ / ДНҚ-ның бөлінуі, РНҚ / ДНҚ-ның лигациясы, аминқышқылдарының фосфорлануы мен депосфорифиляциясы және көміртек-көміртекті байланыстың түзілуі катализдей алады.[40] РНҚ-ның бөліну реакциясын катализдейтін ДНК-зимдер - ең көп зерттелгендер. 1997 жылы ашылған 10-23 ДНК-фермент терапиялық агент ретінде клиникалық қолданылуы бар ең зерттелген каталитикалық ДНҚ-ның бірі болып табылады.[41] Металлға тән бірнеше ДНК-зимдер, соның ішінде GR-5 ДНК-ферменті (қорғасын - ерекше),[42] CA1-3 ДНҚ ферменттері (мыс - ерекше), 39E ДНК-ферменті (уран - ерекше)[43] және NaA43 ДНК-ферменті (натрий - ерекше).[44]

Сигналдық-трансдукциялық металлопротеидтер

Калмодулин

EF-қол мотиві

Калмодулин сигнал-трансдукциялық ақуыздың мысалы болып табылады. Бұл құрамында төртеуі бар кішкентай ақуыз EF қолы әрқайсысы байланыстыра алатын мотивтер Ca2+ ион.

EF қол циклінде кальций ионы бесбұрышты бипирамидалық конфигурацияда үйлестіріледі. Алты глутамин қышқылы және аспарагин қышқылы байланыстыруға қатысатын қалдықтар полипептидтік тізбектің 1, 3, 5, 7 және 9 позицияларында. 12 позицияда екі оттек атомын қамтамасыз ететін (битант лиганд) ретінде әрекет ететін глутамат немесе аспартат лиганд бар. Ілмек ішіндегі тоғызыншы қалдық міндетті түрде болады глицин омыртқаның конформациялық талаптарына байланысты. Кальций ионының координациялық сферасында тек карбоксилат оттегі атомдары бар, ал азот атомдары жоқ. Бұл сәйкес келеді қиын кальций ионының табиғаты.

Ақуыздың икемді «топса» аймағымен бөлінген шамамен екі симметриялық домені бар. Кальцийдің байланысуы ақуыздағы конформациялық өзгерісті тудырады. Калмодулин қатысады жасушаішілік сигнал беру бастапқы тітіркендіргіштерге таратылатын екінші хабаршы ретінде әрекет ететін жүйе.[45][46]

Тропонин

Екеуінде де жүрек және қаңқа бұлшықеттері, бұлшықет күші өндірісі, ең алдымен, жасуша ішіндегі өзгерістермен басқарылады кальций концентрация. Жалпы, кальций көтерілгенде бұлшықеттер жиырылып, кальций түскен кезде бұлшықеттер босаңсады. Тропонин, бірге актин және тропомиозин, бұл кальций бұлшықет күшін өндіруді бастау үшін байланысатын ақуыздар кешені.

Транскрипция факторлары

Мырыш саусағы. The мырыш ион (жасыл) екеуімен үйлестірілген гистидин қалдықтары және екеуі цистеин қалдықтар.

Көптеген транскрипция факторлары а деп аталатын құрылымды қамтиды саусақ мырыш, бұл құрылымдық модуль, онда ақуыз аймағы мырыш ионының айналасында бүктеледі. Мырыш тікелей байланыс жасамайды ДНҚ бұл белоктар байланыстырады. Оның орнына кофактор тығыз бүктелген ақуыз тізбегінің тұрақтылығы үшін өте маңызды.[47] Бұл протеиндерде мырыш ионы әдетте жұп цистеин және гистидин тізбектерімен үйлеседі.

Басқа металлоферменттер

Олардың екі түрі бар көміртегі оксиді дегидрогеназа: бірінде темір мен молибден, екіншісінде темір мен никель бар. Каталитикалық стратегиялардың параллельдері мен айырмашылықтары қарастырылды.[48]

Pb2+ (қорғасын) Са-ны алмастыра алады2+ (кальций) сияқты, мысалы кальмодулин немесе Zn2+ сияқты (мырыш) металлокарбоксипептидазалар[49]

Кейбір басқа металлоферменттер қатысатын металға сәйкес келесі кестеде келтірілген.

ИонҚұрамында осы ион бар ферменттердің мысалдары
Магний[50]Глюкоза 6-фосфатаза
Гексокиназа
ДНҚ-полимераза

Поли (А) полимераза

Ванадийванабиндер
Марганец[51]Аргиназа
Оттегі дамитын кешен
Темір[52]Каталаза
Гидрогеназа
IRE-BP
Аконитаза
Кобальт[53]Нитрилгидратаза
Метиониламинопептидаза
Метилмалонил-КоА мутазы
Изобутирил-КоА мутазы
Никель[54][55]Мочевина
Гидрогеназа
Метил-коэнзим М-редуктаза (MCR)
Мыс[56]Цитохромоксидаза
Чемодан
Азот-оксидті редуктаза
Нитрит редуктаза
Мырыш[57]Алкоголь дегидрогеназы
Карбоксипептидаза
Аминопептидаза
Бета амилоид
Кадмий[58][59]Металлотионин
Тиолат белоктар
Молибден[60]Нитраттар редуктазы
Сульфитоксидаза
Ксантиноксидаза
DMSO редуктазы
Вольфрам[61]Ацетиленгидратаза
әр түрліМеталлотионин
Фосфатаза

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Banci L (2013). Sigel A, Sigel H, Sigel RK (ред.). Металломика және жасуша. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 12. Спрингер. 1-13 бет. дои:10.1007/978-94-007-5561-1_1. ISBN  978-94-007-5561-1. PMID  23595668.
  2. ^ а б Shriver DF, Atkins PW (1999). «Charper 19, биоорганикалық химия». Бейорганикалық химия (3-ші басылым). Оксфорд университетінің баспасы. ISBN  978-0-19-850330-9.
  3. ^ Адамның анықтамалық протеомы Uniprot-та, 12 қаңтарда 2018 қол жеткізді
  4. ^ Andreini C, Banci L, Bertini I, Rosato A (қараша 2006). «Өмірдің үш саласы арқылы мырыш». Протеомды зерттеу журналы. 5 (11): 3173–8. дои:10.1021 / pr0603699. PMID  17081069.
  5. ^ Томсон AJ, Grey HB (1998). «Биоорганикалық химия» (PDF). Химиялық биологиядағы қазіргі пікір. 2 (2): 155–158. дои:10.1016 / S1367-5931 (98) 80056-2. PMID  9667942.
  6. ^ Уалдрон К.Дж., Робинзон НЖ (қаңтар 2009). «Бактерия жасушалары металопротеидтердің дұрыс метал алуын қалай қамтамасыз етеді?». Табиғи шолулар. Микробиология. 7 (1): 25–35. дои:10.1038 / nrmicro2057. PMID  19079350. S2CID  7253420.
  7. ^ Carver PL (2013). «1 тарау. Металл иондары және инфекциялық аурулар. Клиниканың шолуы». Sigel A-да, Sigel H, ҚР Сигел (редакция). Маңызды металл иондары мен адам аурулары арасындағы өзара байланыс. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 13. Спрингер. 1-28 бет. дои:10.1007/978-94-007-7500-8_1. ISBN  978-94-007-7499-5. PMID  24470087.
  8. ^ Ванг, МС; Хеглер, КХ; Хехт, М (2019). «Шешілмеген Де-Ново протеиндері өтпелі металдарды байланыстыруға бейімділікке ие». Өмір. 9 (8): 8. дои:10.3390 / life9010008. PMC  6463171. PMID  30634485.
  9. ^ Maret W (ақпан 2010). «Металлопротеомика, металлопротеомдар және металлопротеиндердің аннотациясы». Металломика. 2 (2): 117–25. дои:10.1039 / b915804a. PMID  21069142.
  10. ^ Cangelosi V, Ruckthong L, Pecoraro VL (2017). «Табиғи және жасанды ақуыздардағы қорғасын (II) байланысуы». Astrid S, Helmut S, Sigel RK (ред.). Қорғасын: оның қоршаған ортаға және денсаулыққа әсері. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 17. де Грюйтер. 271-318 бет. дои:10.1515/9783110434330-010. ISBN  9783110434330. PMC  5771651. PMID  28731303.
  11. ^ а б Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Элементтер химиясы (2-ші басылым). Баттеруорт-Хейнеманн. ISBN  978-0-08-037941-8. 25.7, 1100-сурет дезоксигемоглобиннің құрылымын бейнелейді
  12. ^ Stenkamp, ​​R. E. (1994). «Диоксиген және гемеритрин». Хим. Аян 94 (3): 715–726. дои:10.1021 / cr00027a008.
  13. ^ Wirstam M, Lippard SJ, Friesner RA (сәуір 2003). «Қайтымды диоксигеннің гемеритринмен байланысуы». Американдық химия қоғамының журналы. 125 (13): 3980–7. дои:10.1021 / ja017692r. PMID  12656634.
  14. ^ Karlin K, Cruse RW, Gultneh Y, Farooq A, Hayes JC, Zubieta J (1987). «Диоксиген-мыс реактивтілігі. О-ны қайтымды байланыстыру2 және CO феноксо көпірлі дикоппер (I) кешеніне дейін ». Дж. Хим. Soc. 109 (9): 2668–2679. дои:10.1021 / ja00243a019.
  15. ^ Китаджима Н, Фуджисава К, Фуджимото С, Мороока Ю, Хашимото С, Китагава Т, Ториуми К, Тацуми К, Накамура А (1992). «Гемоцианинмен диоксигенді байланыстырудың жаңа моделі. Синтезі, сипаттамасы және молекулалық құрылымы μ-η2:η2-peroxo динуклеарлы мыс (II) кешендері, [Cu (Hb (3,5-R)2pz)3)]2(O2) (R = изопропил және Ph) «. Дж. Хим. Soc. 114 (4): 1277–1291. дои:10.1021 / ja00030a025.
  16. ^ Messerschmidt A, Huber R, Wieghardt K, Poulos T (2001). Металлопротеидтер туралы анықтама. Вили. ISBN  978-0-471-62743-2.
  17. ^ Мур GR, Pettigrew GW (1990). Цитохром с: құрылымдық және физикалық-химиялық аспектілері. Берлин: Шпрингер.
  18. ^ Sigel A, Sigel H, Sigel RK, редакциялары. (2007). Цитохром 450 ақуыздарының барлық жерде қолданылатын рөлдері. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 3. Вили. ISBN  978-0-470-01672-5.
  19. ^ Ortiz de Montellano P (2005). Цитохром P450 құрылымы, механизмі және биохимиясы (3-ші басылым). Спрингер. ISBN  978-0-306-48324-0.
  20. ^ Colman PM, Фриман ХК, Guss JM, Murata M, Norris VA, Ramshaw JA, Venkatappa MP (1978). «Пластоцианиннің рентген-кристалдық құрылымын 2,7 Å ажыратымдылықпен талдау». Табиғат. 272 (5651): 319–324. Бибкод:1978 ж.272..319С. дои:10.1038 / 272319a0. S2CID  4226644.
  21. ^ Соломон Е.И., Гевирт А.А., Коэн SL (1986). Белсенді сайттарды спектроскопиялық зерттеу. Көк мыс және электронды құрылымдық аналогтар. ACS симпозиумдары сериясы. 307. 236–266 бет. дои:10.1021 / bk-1986-0307.ch016. ISBN  978-0-8412-0971-8.
  22. ^ Андерсон Б.Ф., Бейкер Х.М., Додсон Э.Дж., Норрис Г.Е., Румбалл С.В., Уотерс Дж.М., Бейкер EN (сәуір 1987). «Адамның лактоферринінің құрылымы 3.2-А.». Америка Құрама Штаттарының Ұлттық Ғылым Академиясының еңбектері. 84 (7): 1769–73. дои:10.1073 / pnas.84.7.1769. PMC  304522. PMID  3470756.
  23. ^ Родригес Е, Диас С (желтоқсан 1995). «Зәрдегі темір, мыс және мырыш деңгейі: әртүрлі жеке факторлармен байланыс». Медицина мен биологиядағы микроэлементтер журналы. 9 (4): 200–9. дои:10.1016 / S0946-672X (11) 80025-8. PMID  8808191.
  24. ^ Schümann K, Schäfer SG, Forth W (1986). «Трансферриннің егеуқұйрықтарда темір сіңірілуі және өт жолымен шығарылуы». Эксперименттік медицинадағы зерттеулер. Zeitschrift für die Gesamte Experimentelle Medizin Einschliesslich Experimenteller Chirurgie. 186 (3): 215–9. дои:10.1007 / BF01852047. PMID  3738220. S2CID  7925719.
  25. ^ «Қалдықтардың өтпен шығарылуы». Архивтелген түпнұсқа 2017-03-26. Алынған 2017-03-24.
  26. ^ Lindskog S (1997). «Көміртекті ангидразаның құрылымы және механизмі». Фармакология және терапевтика. 74 (1): 1–20. дои:10.1016 / S0163-7258 (96) 00198-2. PMID  9336012.
  27. ^ Sigel A, Sigel H, Sigel RK, редакциялары. (2008). Ферменттер мен кофакторлардағы металл-көміртекті байланыстар. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 6. Вили. ISBN  978-1-84755-915-9.
  28. ^ «Химия саласындағы Нобель сыйлығы 1964». Nobelprize.org. Алынған 2008-10-06.
  29. ^ Ходжкин, Д.С (1965). «Рентгендік анализден коррин ядросының құрылымы». Proc. Рой. Soc. A. 288 (1414): 294–305. Бибкод:1965RSPSA.288..294H. дои:10.1098 / rspa.1965.0219. S2CID  95235740.
  30. ^ Орме-Джонсон, В.Х. (1993). Штайфель, Э. И .; Кукуваннис, Д .; Ньютон, Д.С. (ред.) Молибден ферменттері, кофакторлар және модельдік жүйелер. Химия саласындағы жетістіктер, № симпозиум. 535. Вашингтон, Колумбия округі: Американдық химиялық қоғам. бет.257.
  31. ^ Чан МК, Ким Дж, Рис ДС (мамыр 1993). «Нитрогеназа FeMo-кофактор және Р кластерінің жұбы: 2.2 Резолюция құрылымдары». Ғылым. 260 (5109): 792–4. дои:10.1126 / ғылым.8484118. PMID  8484118.
  32. ^ Packer, L. (редактор) (2002). Супероксид дисмутазы: 349 (энзимологиядағы әдістер). Академиялық баспасөз. ISBN  978-0-12-182252-1.CS1 maint: қосымша мәтін: авторлар тізімі (сілтеме)
  33. ^ Генрих П, Лёффлер Г, Петридс PE (2006). Биохимия және патобиохимия (неміс тілінде). Берлин: Шпрингер. б. 123. ISBN  978-3-540-32680-9.
  34. ^ Барондео Д.П., Кассманн Дж., Брунс К.К., Тейнер Дж., Getzoff ED (Маусым 2004). «Никель супероксидінің дисмутаза құрылымы және механизмі». Биохимия. 43 (25): 8038–47. дои:10.1021 / bi0496081. PMID  15209499.
  35. ^ Паркин, Элисон (2014). «5-тарау. Гидрогеназаларды, биологиялық дигидрогендік катализаторларды түсіну және пайдалану». Кронекте Питер М. Х .; Соса Торрес, Марта Э. (ред.) Қоршаған ортадағы газ тәріздес қосылыстардың металға негізделген биогеохимиясы. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 14. Спрингер. 99–124 бб. дои:10.1007/978-94-017-9269-1_5. ISBN  978-94-017-9268-4. PMID  25416392.
  36. ^ Pyle AM ​​(тамыз 1993). «Рибозимдер: металлоферменттердің ерекше класы». Ғылым. 261 (5122): 709–14. Бибкод:1993Sci ... 261..709P. дои:10.1126 / ғылым.7688142. PMID  7688142.
  37. ^ Шан С, Йошида А, Сан С, Пичирилли Дж.А., Гершлаг Д (қазан 1999). «Тетрагимена І тобының белсенді учаскесіндегі үш металл ионы» рибозимі «. Америка Құрама Штаттарының Ұлттық Ғылым Академиясының еңбектері. 96 (22): 12299–304. Бибкод:1999 PNAS ... 9612299S. дои:10.1073 / pnas.96.22.12299. PMC  22911. PMID  10535916.
  38. ^ Weinberg Z, Kim PB, Chen TH, Li S, Harris KA, Lünse CE, Breaker RR (тамыз 2015). «Өздігінен бөлінетін рибозимдердің жаңа кластары салыстырмалы геномикалық талдау нәтижесінде анықталды». Табиғи химиялық биология. 11 (8): 606–10. дои:10.1038 / nchembio.1846. PMC  4509812. PMID  26167874.
  39. ^ Breaker RR, Джойс Г.Ф. (желтоқсан 1994). «РНҚ-ны бөлетін ДНҚ ферменті». Химия және биология. 1 (4): 223–9. дои:10.1016/1074-5521(94)90014-0. PMID  9383394.
  40. ^ Silverman SK (мамыр 2015). «Ақуыздың модификациясы үшін ДНҚ катализаторларын іздеу». Химиялық зерттеулердің есептері. 48 (5): 1369–79. дои:10.1021 / есеп шоттары.5b00090. PMC  4439366. PMID  25939889.
  41. ^ Santoro SW, Джойс Г.Ф. (сәуір 1997). «Жалпы мақсаттағы РНҚ-ыдырайтын ДНҚ ферменті». Америка Құрама Штаттарының Ұлттық Ғылым Академиясының еңбектері. 94 (9): 4262–6. Бибкод:1997 PNAS ... 94.4262S. дои:10.1073 / pnas.94.9.4262. PMC  20710. PMID  9113977.
  42. ^ Breaker RR, Джойс Г.Ф. (желтоқсан 1994). «РНҚ-ны бөлетін ДНҚ ферменті». Химия және биология. 1 (4): 223–9. дои:10.1016/1074-5521(94)90014-0. PMID  9383394.
  43. ^ Лю Дж, Браун АК, Менг Х, Кропек Д.М., Исток Дж.Д., Уотсон Д.Б., Лу Ю (ақпан 2007). «Триллионға сезімталдық пен миллион есе селективтілігі бар уранға арналған каталитикалық маяк сенсоры». Америка Құрама Штаттарының Ұлттық Ғылым Академиясының еңбектері. 104 (7): 2056–61. Бибкод:2007PNAS..104.2056L. дои:10.1073 / pnas.0607875104. PMC  1892917. PMID  17284609.
  44. ^ Torabi SF, Wu P, McGhee CE, Chen L, Hwang K, Zheng N, Cheng J, Lu Y (мамыр 2015). «Натрий спецификалық ДНК-ферментін in vitro таңдау және оны жасушаішілік сезгіштікке қолдану». Америка Құрама Штаттарының Ұлттық Ғылым Академиясының еңбектері. 112 (19): 5903–8. Бибкод:2015 PNAS..112.5903T. дои:10.1073 / pnas.1420361112. PMC  4434688. PMID  25918425.
  45. ^ Стивенс ФК (1983 ж. Тамыз). «Калмодулин: кіріспе». Канадалық биохимия және жасуша биология журналы. 61 (8): 906–10. дои:10.1139 / o83-115. PMID  6313166.
  46. ^ Chin D, AR білдіреді (тамыз 2000). «Калмодулин: прототипті кальций датчигі». Жасуша биологиясының тенденциялары. 10 (8): 322–8. дои:10.1016 / S0962-8924 (00) 01800-6. PMID  10884684.
  47. ^ Берг Дж.М. (1990). «Мырыш саусақ домендері: гипотезалар және қазіргі білім». Биофизика мен биофизикалық химияға жыл сайынғы шолу. 19 (1): 405–21. дои:10.1146 / annurev.bb.19.060190.002201. PMID  2114117.
  48. ^ Jeoung J, Fesseler J, Goetzl S, Dobbek H (2014). «3-тарау. Көміртек тотығы. Анаэробтар мен аэробтарға арналған улы газ және отын: көміртегі оксиді дегидрогеназалар». Кронек премьер-министрінде, Соса Торрес ME (редакция). Қоршаған ортадағы газ тәріздес қосылыстардың металға негізделген биогеохимиясы. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 14. Спрингер. 37-69 бет. дои:10.1007/978-94-017-9269-1_3. ISBN  978-94-017-9268-4. PMID  25416390.
  49. ^ Аоки К, Мураяма К, Ху Н (2017). «7-тарау. Биологиялық жүйелерге сәйкес келетін қорғасын кешендерінің қатты күйдегі құрылымдары». Astrid S, Helmut S, Sigel RK (ред.). Қорғасын: оның қоршаған ортаға және денсаулыққа әсері. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 17. де Грюйтер. 123-200 бет. дои:10.1515/9783110434330-007. ISBN  9783110434330. PMID  28731300.
  50. ^ Romani, Andrea M. P. (2013). «4-тарау. Сүтқоректілер жасушасындағы магний гомеостазы». Банчиде, Люсия (ред.) Металломика және жасуша. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 12. Спрингер. 69–118 бб. дои:10.1007/978-94-007-5561-1_4. ISBN  978-94-007-5561-1. ISSN  1868-0402. PMID  23595671.
  51. ^ Рот Дж, Понзони С, Ашнер М (2013). «6 тарау. Марганецті гомеостаз және көлік». Banci L (ред.) Металломика және жасуша. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 12. Спрингер. 169–201 бет. дои:10.1007/978-94-007-5561-1_6. ISBN  978-94-007-5561-1. ISSN  1868-0402. PMC  6542352. PMID  23595673.
  52. ^ Dlouhy AC, Outten CE (2013). «8-тарау. Эукариоттық организмдердегі темір металлома». Banci L (ред.) Металломика және жасуша. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 12. Спрингер. 241-78 бет. дои:10.1007/978-94-007-5561-1_8. ISBN  978-94-007-5561-1. ISSN  1868-0402. PMC  3924584. PMID  23595675.
  53. ^ Cracan V, Banerjee R (2013). «10-тарау Кобальт және корриноидты көлік және биохимия». Banci L (ред.) Металломика және жасуша. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 12. Спрингер. дои:10.1007/978-94-007-5561-10_10 (белсенді емес 2020-09-10). ISBN  978-94-007-5561-1. ISSN  1868-0402.CS1 maint: DOI 2020 жылдың қыркүйегіндегі жағдай бойынша белсенді емес (сілтеме)
  54. ^ Sigel A, Sigel H, Sigel RK, редакциялары. (2008). Никель және оның табиғаттағы таңқаларлық әсері. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 2. Вили. ISBN  978-0-470-01671-8.
  55. ^ Sydor AM, Zambie DB (2013). «11-тарау. Никель металомикасы: никель гомеостазына бағыт беретін жалпы тақырыптар». Banci L (ред.) Металломика және жасуша. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 12. Спрингер. дои:10.1007/978-94-007-5561-10_11 (белсенді емес 2020-09-10). ISBN  978-94-007-5561-1. ISSN  1868-0402.CS1 maint: DOI 2020 жылдың қыркүйегіндегі жағдай бойынша белсенді емес (сілтеме)
  56. ^ Vest KE, Hashemi HF, Cobine PA (2013). «13 тарау. Эукариоттық жасушалардағы мыс металломасы». Banci L (ред.) Металломика және жасуша. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 12. Спрингер. дои:10.1007/978-94-007-5561-10_12 (белсенді емес 2020-09-10). ISBN  978-94-007-5561-1. ISSN  1868-0402.CS1 maint: DOI 2020 жылдың қыркүйегіндегі жағдай бойынша белсенді емес (сілтеме)
  57. ^ Maret W (2013). «14-тарау Мырыш және мырыш протеомы». Banci L (ред.) Металломика және жасуша. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 12. Спрингер. дои:10.1007/978-94-007-5561-10_14 (белсенді емес 2020-09-10). ISBN  978-94-007-5561-1. ISSN  1868-0402.CS1 maint: DOI 2020 жылдың қыркүйегіндегі жағдай бойынша белсенді емес (сілтеме)
  58. ^ Peackock AF, Pecoraro V (2013). «10-тарау. Құрамында кадмий бар табиғи және жасанды ақуыздар». Sigel A-да, Sigel H, ҚР Сигел (редакция). Кадмий: токсикологиядан маңыздылыққа. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 11. Спрингер. 303–337 бб. дои:10.1007/978-94-007-5179-8_10. ISBN  978-94-007-5178-1. PMID  23430777.
  59. ^ Фрайзайзер Е.Ф., Васак М (2013). «11-тарау. Металлотиондардағы кадмий». Sigel A-да, Sigel H, ҚР Сигел (редакция). Кадмий: токсикологиядан маңыздылыққа. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 11. Спрингер. 339–372 беттер. дои:10.1007/978-94-007-5179-8_11. ISBN  978-94-007-5178-1. PMID  23430778.
  60. ^ Мендель, Ральф Р. (2013). «15-тарау. Молибденнің метаболизмі». Банчиде, Люсия (ред.) Металломика және жасуша. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 12. Спрингер. дои:10.1007/978-94-007-5561-10_15 (белсенді емес 2020-09-10). ISBN  978-94-007-5561-1. ISSN  1868-0402.CS1 maint: DOI 2020 жылдың қыркүйегіндегі жағдай бойынша белсенді емес (сілтеме)
  61. ^ он Бринк, Феликс (2014). «2 тарау. Ацетиленмен өмір сүру. Алғашқы энергия көзі». Кронекте Питер М. Х .; Соса Торрес, Марта Э. (ред.) Қоршаған ортадағы газ тәріздес қосылыстардың металға негізделген биогеохимиясы. Өмір туралы ғылымдағы металл иондары. 14. Спрингер. 15-35 бет. дои:10.1007/978-94-017-9269-1_2. ISBN  978-94-017-9268-4. PMID  25416389.

Сыртқы сілтемелер