Hemerythrin (también deletreado hemerythrin ; griego antiguo : αἷμα , romanizado : haîma , literalmente 'sangre', griego antiguo : ἐρυθρός , romanizado : erythrós , literalmente 'rojo') es una proteína oligomérica responsable del transporte de oxígeno (O 2 ) en el Filos de invertebrados marinos de sipunculidos , priapulidos , braquiópodos y en un solo anélido género de gusano, Magelona . La miohemeritrina es una proteína de unión a O 2 monomérica que se encuentra en los músculos de los invertebrados marinos. La hemeritrina y la miohemeritrina son esencialmente incoloras cuando se desoxigenan, pero se vuelven de un rosa violeta en el estado oxigenado.
Familia similar a la hemeritrina | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | Hemeritrina | |||||||
Pfam | PF01814 | |||||||
InterPro | IPR035938 | |||||||
PROSITE | PDOC00476 | |||||||
CATH | 1HMO | |||||||
SCOP2 | 2HMZ / SCOPe / SUPFAM | |||||||
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La hemeritrina, como sugiere el nombre, no contiene un hemo . Los nombres de los transportadores de oxígeno en sangre hemoglobina , hemocianina , hemeritrina, no se refieren al grupo hemo (solo se encuentra en las globinas), sino que estos nombres se derivan de la palabra griega para sangre. Evidencia reciente ha revelado que la hemeritrina es una proteína multifuncional que contribuye a la inmunidad innata y la regeneración del tejido anterior en los gusanos.
Mecanismo de unión de O 2
El mecanismo de unión del dioxígeno es inusual. La mayoría de los portadores de O 2 operan mediante la formación de complejos de dioxígeno , pero la hemeritrina retiene el O 2 como un hidroperóxido (HO 2 , o -OOH - ). El sitio que se une al O 2 consta de un par de centros de hierro. Los átomos de hierro se unen a la proteína a través de las cadenas laterales de carboxilato de un glutamato y aspartatos , así como a través de cinco residuos de histidina . La hemeritrina y la miohemeritrina se describen a menudo de acuerdo con los estados de oxidación y ligadura del centro de hierro:
Fe 2+ —OH — Fe 2+ | desoxi (reducido) |
Fe 2+ —OH — Fe 3+ | semi-conocido |
Fe 3+ —O — Fe 3+ —OOH - | oxi (oxidado) |
Fe 3+ —OH — Fe 3+ - (cualquier otro ligando) | met (oxidado) |
La absorción de O 2 por hemerythrin se acompaña de oxidación de dos electrones de la di ferroso centro para producir un hidroperóxido (OOH - ) compleja. La unión de O 2 se describe a grandes rasgos en este diagrama:
La desoxihemeritrina contiene dos iones ferrosos de alto giro unidos por un grupo hidroxilo ( A ). Un hierro es hexacoordinado y otro es pentacoordinado. Un grupo hidroxilo sirve como ligando puente, pero también funciona como donante de protones para el sustrato de O 2 . Esta transferencia de protones da como resultado la formación de un puente de un solo átomo de oxígeno (μ-oxo) en oxi y methemeritrin. El O 2 se une al centro pentacoordinado de Fe 2+ en el sitio de coordinación vacante ( B ). Luego, los electrones se transfieren de los iones ferrosos para generar el centro férrico binuclear (Fe 3+ , Fe 3+ ) con peróxido unido ( C ). [1] [2]
Estructura cuaternaria y cooperatividad
La hemeritrina existe típicamente como un homooctamero o heterooctamero compuesto de subunidades de tipo α y β de 13 a 14 kDa cada una, aunque algunas especies tienen hemeritrinas diméricas, triméricas y tetraméricas. Cada subunidad tiene un pliegue de cuatro hélices α que une un centro de hierro binuclear. Debido a su tamaño, la hemeritrina generalmente se encuentra en células o "corpúsculos" en la sangre en lugar de flotar libremente.
A diferencia de la hemoglobina, la mayoría de las hemeritrinas carecen de unión cooperativa al oxígeno, por lo que es aproximadamente 1/4 de la eficacia de la hemoglobina. Sin embargo, en algunos braquiópodos , la hemeritrina muestra unión cooperativa de O 2 . La unión cooperativa se logra mediante interacciones entre subunidades: la oxigenación de una subunidad aumenta la afinidad de una segunda unidad por el oxígeno.
La afinidad de la hemeritrina por el monóxido de carbono (CO) es en realidad más baja que su afinidad por el O 2 , a diferencia de la hemoglobina que tiene una afinidad muy alta por el CO. La baja afinidad de la hemeritrina por el envenenamiento por CO refleja el papel de los enlaces de hidrógeno en la unión del O 2 , un modo de la ruta que es incompatible con los complejos de CO que generalmente no participan en la formación de puentes de hidrógeno.
Dominio de unión a catión hemeritrina / HHE
El dominio de unión a catión hemeritrina / HHE se produce como un dominio duplicado en hemeritrinas, miohemeritrinas y proteínas relacionadas. Este dominio se une al hierro en la hemeritrina, pero puede unirse a otros metales en proteínas relacionadas, como el cadmio en la hemeritrina Nereis diversicolor . También se encuentra en la proteína NorA de Cupriavidus necator , esta proteína es un regulador de la respuesta al óxido nítrico , lo que sugiere una configuración diferente para sus ligandos metálicos . Una proteína de Cryptococcus neoformans (Filobasidiella neoformans) que contiene dominios de unión a catión hemeritrina / HHE también participa en la respuesta al óxido nítrico. [3] Se ha observado que una proteína de Staphylococcus aureus que contiene este dominio, la proteína reparadora de racimos de hierro-azufre ScdA, es importante cuando el organismo cambia a vivir en ambientes con bajas concentraciones de oxígeno; quizás esta proteína actúa como un acumulador de oxígeno o un eliminador de oxígeno. [4]
Las proteínas hemeritrina / HHE (H-HxxxE-HxxxH-HxxxxD) que se encuentran en las bacterias están implicadas en la transducción de señales y la quimiotaxis. Los relacionados más lejanamente incluyen las proteínas H-HxxxE-H-HxxxE (incluida la ligasa E3 ) y las proteínas animales F-box (H-HExxE-H-HxxxE). [5]
Referencias
- ^ DM Kurtz, Jr. "Proteínas de unión a dioxígeno" en Comprehensive Coordination Chemistry II 2003, volumen 8, páginas 229-260. doi : 10.1016 / B0-08-043748-6 / 08171-8
- ^ Friesner, RA; Baik, M.-H .; Gherman, BF; Guallar, V .; Wirstam, M .; Murphy, RB; Lippard, SJ (2003). "Cómo las proteínas que contienen hierro controlan la química del dioxígeno: una descripción detallada del nivel atómico mediante cálculos precisos de química cuántica y mecánica cuántica mixta / mecánica molecular". Coord. Chem. Rev . 238–239: 267–290. doi : 10.1016 / S0010-8545 (02) 00284-9 .
- ^ Chow ED, Liu OW, O'Brien S, Madhani HD (septiembre de 2007). "Exploración de las respuestas del genoma completo del patógeno de levadura asociado al SIDA humano Cryptococcus neoformans var grubii: estrés por óxido nítrico y temperatura corporal". Curr. Genet . 52 (3–4): 137–48. doi : 10.1007 / s00294-007-0147-9 . PMID 17661046 . S2CID 10212964 .
- ^ Overton TW, Justino MC, Li Y, Baptista JM, Melo AM, Cole JA, et al. (2008). "Distribución generalizada en bacterias patógenas de proteínas di-hierro que reparan el daño oxidativo y nitrosativo a los centros de hierro-azufre" . J Bacteriol . 190 (6): 2004–13. doi : 10.1128 / JB.01733-07 . PMC 2258886 . PMID 18203837 .
- ^ Álvarez-Carreño, Claudia; Alva, Vikram; Becerra, Arturo; Lazcano, Antonio (abril de 2018). "Estructura, función y evolución de la superfamilia de dominio similar a hemeritrina: Superfamilia de dominio similar a hemeritrina" . Ciencia de las proteínas . 27 (4): 848–860. doi : 10.1002 / pro.3374 .
Otras lecturas
- Coates, CJ, Decker, H. (2017). "Propiedades inmunológicas de las proteínas transportadoras de oxígeno: hemoglobina, hemocianina y hemeritrina" . Célula. Mol. Life Sci . 74 (2): 293–317. doi : 10.1007 / s00018-016-2326-7 . PMC 5219038 . PMID 27518203 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- Karlsen, OA, Ramsevik, L., Bruseth, LJ, Larsen, Ø., Brenner, A., Berven, FS, Jensen, HB y Lillehaug, JR (2005). "Caracterización de una hemeritrina procariota de la bacteria metanotrófica Methylococcus capsulatus (Bath)". FEBS J . 272 (10): 2428–2440. doi : 10.1111 / j.1742-4658.2005.04663.x . PMID 15885093 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- Stenkamp, RE (1994). "Dioxígeno y hemeritrina". Chem. Rev . 94 (3): 715–726. doi : 10.1021 / cr00027a008 .
enlaces externos
- 1HMD - Estructura PDB de desoxihemerythrin Themiste dyscrita (gusano sipunculid )
- 1HMO - Estructura PDB de oxihemeritrina de Themiste dyscrita
- 2MHR - Estructura PDB de azido-met myohemerythrin de Themiste zostericola (gusano sipunculid )
- IPR002063 - Entrada InterPro para hemeritrina