Глобин

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето
Глобинска фамилија
PDB 1hba EBI.jpg
Структура на деоксихемоглобин Ротшилд 37 бета Trp----Arg: мутација која предизвикува појава на место за врзување на хлориден јон помеѓу подединиците.[1]
Назнаки
СимболГлобин
PfamPF00042
Pfam-кланCL0090
InterProIPR000971
PROSITEPS01033
SCOP1hba
SUPERFAMILY1hba
CDDcd01067
Бактериски-сличен глобин
PDB 1s56 EBI.jpg
Кристална структура на „скратен“ хемоглобин n (hbn) од Mycobacterium tuberculosis, со Xe атоми
Назнаки
СимболBac_globin
PfamPF01152
Pfam-кланCL0090
InterProIPR001486
PROSITEPDOC00933
SCOP1dlw
SUPERFAMILY1dlw

Глобините се суперфамилија на глобуларни белковини кои содржат хем и се вклучени во врзувањето и/или транспортот на кислород. Овие белковини (протеини) во својот состав го содржат глобинскиот склоп, кој претставува групација на осум алфа хеликсни сегменти. Два најпознати членови на оваа суперфамилија се миоглобинот и хемоглобинот. И двата протеина реверзибилно врзуваат кислородот преку хемот, кој игра улога на простетична група. Глобините се широко распространети во живиот свет.[2]

Структура[уреди | уреди извор]

Членовите на глобинската суперфамилија споделуваат ист тродимензионален склоп.[3] Овој т.н. „глобински склоп“ обично се состои од осум алфа хеликси, иако некои протеини имаат дополнителни хеликсни продолжетоци на нивните терминали.[4] Бидејќи глобинскиот склоп содржи само хеликси, тој е класифициран во групата на исклучиво-алфа склопови.

Глобинскиот склоп се наоѓа во глобинските фамилии, како и во фикоцијанините. Тој бил првиот откриен белковински склоп (миоглобинот бил првиот протеин чија структура била одредена).

Пакување на хеликсите[уреди | уреди извор]

Осумте хеликси на јадрото на глобинскиот склоп споделуваат значителна нелокална структура, за разлика од другите структурни мотиви во кои аминокиселините кои се блиску една до друга во секвенцата се, исто така, блиску и во просторот. Хеликсите се спакувани заедно под агол од околу 50 степени, што е значително „пострмно“ пакување од другите хеликсни пакувања, како она кај хеликсниот сноп. Точниот агол на пакувањето на хеликсите зависи од аминокиселинската секвенца на протеинот, бидејќи пакувањето е посредувано од стеричните ефекти и хидрофобните интеракции меѓу аминокиселинските странични ланци во близина на интерфејсите на хеликсите.

Еволуција[уреди | уреди извор]

Глобините еволуирале од заеднички предок и можат да бидат поделени во три групи: едно-доменски глобини, и два типа на химерни глобини, флавохемоглобини и глобин-поврзани сензори. Бактериите ги имаат сите три типа на глобини, кај археите недостасуваат флавохемоглобините, а кај еукариотите недостасуваат глобин-поврзаните сензори.[5] Неколку функционално различни хемоглобини можат да коегзистираат во истиот вид на организам.

Кај 'рбетниците се јавуваат осум глобини: андроглобин, цитоглобин, глобин Е, глобин X, глобин Y, хемоглобин, миоглобин и невроглобин.

Сочуваност на секвенцата[уреди | уреди извор]

Иако склопот на глобинската суперфамилија е еволутивно исклучително сочуван, секвенците кои го формираат склопот можат да имаат дури само 16% идентичност во секвенцата. Додека специфичноста на секвенцата на склопот не е строга, хидрофобното јадро на протеинот мора да биде сочувано и да се избегнуваат хидрофобни делови на површината која е изложена на хидрофилниот растворувач, за да може структурата да остане стабилна и растворлива. Најпознатата мутација во глобинскиот склоп е промената од глутаминска киселина во валин во еден ланец од хемоглобинската молекула. Оваа мутација создава „хидрофобен дел“ на површината на протеинот, кој поттикнува интермолекуларна агрегација, а оваа појава се јавува кај болеста српеста анемија.

Подфамилии[уреди | уреди извор]

Примери[уреди | уреди извор]

Човечки гени кои кодираат глобински протеини се:

  • CYGB
  • HBA1, HBA2, HBB, HBD, HBE1, HBG1, HBG2, HBM, HBQ1, HBZ, MB

Во глобини спаѓаат:

  • Хемоглобин (Hb)
  • Миоглобин (Mb)
  • Невроглобин: протеин сличен на миоглобинот, со експресија во мозокот и мрежницата на 'рбетниците, каде учествува во невропротекција од штета поради хипоксија или исхемија.[6] Тој спаѓа на гранка од глобинската фамилија која дивергирала рано во еволуцијата.
  • Цитоглобин: кислороден сензор со експресија во повеќе ткива. Сроден е со невроглобинот.[7]
  • Еритрокруорин: високо кооперативни екстрацелуларни респираторни протеини кои се среќаваат кај прстенестите црви и членконогите. Тие се агрегати на околку 180 подединици во хексагонален двослој.[8]
  • Легхемоглобин (legHb или симбиотски Hb): присутен во кореновите нодули на легуминозните растенија, каде ја олеснува дифузијата на кислородот до симбиотските бактерии за да се промовира азотната фиксација.
  • Несимбиотски хемоглобин (NsHb): се јавува кај нелегуминозни растенија и може да биде премногу експресиран во услови на стрес.
  • Флавохемоглобини (FHb): химерни, со N-терминален глобински домен и C-терминален фередоксин редуктаза-сличен NAD/FAD-врзувачки домен. FHb обезбедува заштита од азотен моноксид преку C-терминалниот домен, кој трансферира електрони до глобинскиот хем.[9]
  • Глобин E: глобин кој е одговорен за складирање и транспорт на кислород во мрежницата на птиците.[10]
  • Глобин-поврзани сензори: химерни, со N-терминален домен сличен на миоглобинот и C-терминален домен, кој наликува на цитоплазматскиот сигнален домен на бактериските хеморецептори. Тие врзуваат кислородот и предизвикуваат аеротактичен одговор или учествуваат во регулација на генската експресија.[11][12]
  • Протоглобин: еднодоменски глобин кој се среќава кај археите и е сроден со N-терминалниот домен на глобин-поврзаните сензори.[13]
  • Скратен 2/2 глобин: кај него недостасува првиот алфа хеликс. Можат да бидат поделени на три главни групи (I, II и II) врз основа на структурни карактеристики.
  • HbN (или GlbN): скратен протеин сличен на хемоглобинот, кој кооперативно врзува кислородот со многу висок афинитет и бавна дисоцијација, поради што не учествува во транспорт на кислород. Има функција на неутрализација на азот моноксид кај бактериите.[14]
  • Цијаноглобин (или GlbN): скратен хемопротеин, кој се среќава кај цијанобактериите. Има висок афинитет за кислород и служи како дел од терминална оксидаза, а не како респираторен пигмент.[15]
  • HbO (или GlbO): скратен протеин сличен на хемоглобинот, со понизок афинитет за кислород од HbN. HbO се врзува за бактериската клеточна мембрана, каде значително го зголемува внесот на кислород. Се чини дека HbO стапува во интеракција со терминална оксидаза и може да учествува во процес на трансфер на кислород/електрони кој го олеснува трансферот на кислородот за време на аеробниот метаболизам.[16]
  • Glb3: нуклеарно-кодиран скратен хемоглобин кај растенијата, кој е повеќе сроден со HbO отколку со HbN. Glb3 од Arabidopsis thaliana покажува невообичаено концентрациски-независно врзување на кислород и јаглерод диоксид.[17]

Поврзано[уреди | уреди извор]

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. High-resolution X-ray study of deoxyhemoglobin Rothschild 37 beta Trp----Arg: a mutation that creates an intersubunit chloride-binding site. „Biochemistry“ том  31 (16): 4111–21. април 1992 г. doi:10.1021/bi00131a030. PMID 1567857. 
  2. A model of globin evolution. „Gene“ том  398 (1-2): 132–42. август 2007 г. doi:10.1016/j.gene.2007.02.041. PMID 17540514. 
  3. Branden, Carl; Tooze, John (1999). Introduction to protein structure (2nd издание). New York: Garland Pub.. ISBN 978-0815323051. 
  4. Bolognesi, M; Onesti, S; Gatti, G; Coda, A; Ascenzi, P; Brunori, M. Aplysia limacina myoglobin. Crystallographic analysis at 1.6 a resolution. „Journal of Molecular Biology“ том  205 (3): 529–44. doi:10.1016/0022-2836(89)90224-6. PMID 2926816. 
  5. A phylogenomic profile of globins. „BMC Evol. Biol.“ том  6: 31. doi:10.1186/1471-2148-6-31. PMID 16600051. 
  6. Human brain neuroglobin structure reveals a distinct mode of controlling oxygen affinity. „Structure“ том  11 (9): 1087–95. септември 2003 г. doi:10.1016/S0969-2126(03)00166-7. PMID 12962627. 
  7. Functional properties of neuroglobin and cytoglobin. Insights into the ancestral physiological roles of globins. „IUBMB Life“ том  56 (11-12): 689–96. doi:10.1080/15216540500037299. PMID 15804833. 
  8. Low resolution crystal structure of Arenicola erythrocruorin: influence of coiled coils on the architecture of a megadalton respiratory protein. „J. Mol. Biol.“ том  365 (1): 226–36. јануари 2007 г. doi:10.1016/j.jmb.2006.10.016. PMID 17084861. 
  9. Flavohemoglobin, a globin with a peroxidase-like catalytic site. „J. Biol. Chem.“ том  276 (10): 7272–7. март 2001 г. doi:10.1074/jbc.M009280200. PMID 11092893. 
  10. Oxygen supply from the bird's eye perspective: Globin E is a respiratory protein in the chicken retina. „J. Biol. Chem.“ том  286 (30): 26507–15. doi:10.1074/jbc.M111.224634. PMID 21622558. PMC: 3143615. https://www.sciencedaily.com/releases/2011/06/110623130749.htm. 
  11. Globin-coupled sensors: a class of heme-containing sensors in Archaea and Bacteria. „Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.“ том  98 (16): 9353–8. јули 2001 г. doi:10.1073/pnas.161185598. PMID 11481493. 
  12. Globin-coupled sensors, protoglobins, and the last universal common ancestor. „J. Inorg. Biochem.“ том  99 (1): 23–33. јануари 2005 г. doi:10.1016/j.jinorgbio.2004.10.024. PMID 15598488. 
  13. Ancestral hemoglobins in Archaea. „Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.“ том  101 (17): 6675–80. април 2004 г. doi:10.1073/pnas.0308657101. PMID 15096613. 
  14. Oxygen binding and NO scavenging properties of truncated hemoglobin, HbN, of Mycobacterium smegmatis. „FEBS Lett.“ том  580 (17): 4031–41. јули 2006 г. doi:10.1016/j.febslet.2006.06.037. PMID 16814781. 
  15. Solution 1H NMR study of the heme cavity and folding topology of the abbreviated chain 118-residue globin from the cyanobacterium Nostoc commune. „Biochemistry“ том  39 (6): 1389–99. февруари 2000 г. doi:10.1021/bi992081l. PMID 10684619. 
  16. Mycobacterium tuberculosis hemoglobin HbO associates with membranes and stimulates cellular respiration of recombinant Escherichia coli. „J. Biol. Chem.“ том  277 (18): 15293–302. мај 2002 г. doi:10.1074/jbc.M111478200. PMID 11796724. 
  17. A hemoglobin from plants homologous to truncated hemoglobins of microorganisms. „Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.“ том  98 (18): 10119–24. август 2001 г. doi:10.1073/pnas.191349198. PMID 11526234.