Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 1 - Д. Мецлер 1980
Как молекулы соединяются друг с другом
Кооперативные изменения конформации
Аллостерические регуляторы
На положение конформационных равновесий в гемоглобине влияет не только присоединение кислорода к гемогруппам, но и связывание с различными участками молекулы других соединений. Такие соединения носят название аллостерические эффекты или регуляторы, поскольку они связываются не с активным центром, а с другими участками белковых молекул. Более подробно они рассмотрены в гл. 6 (разд. Б.6). Важным аллостерическим эффектором для гемоглобина является 2,3- дифосфоглицерат — соединение, присутствующее в необычно высокой концентрации в эритроцитах человека (приблизительно в эквимолярном количестве по отношению к гемоглобину).
Одна молекула 2,3-дифосфоглицерата связывается с одним тетрамером гемоглобина в дезокси-форме с константой К = 1,4-105. По сравнению с окси-формой она обладает приблизительно вдвое меньшим сродством [74]. Рентгеноструктурные данные указывают на то, что 2,3-дифосфоглицерат присоединяется между двумя ß-цепями дезоксигемоглобина непосредственно в том месте, где проходит ось симметрии 2-го порядка (рис. 4-19) [71]. Уже давно известно, что гемоглобин цельной крови обладает меньшим сродством к кислороду, чем изолированный [75, 76] (рис. 4-18). Теперь мы видим, что такое различие обусловлено присутствием в эритроцитах 2,3-дифосфоглицерата. Этот факт очень важен, поскольку эритроциты могут при этом отдавать тканям большую долю переносимого ими кислорода. Содержание дифосфоглицерата в эритроцитах варьирует в зависимости от физиологических условий — у людей, живущих в высокогорных районах, его концентрация выше [76]. Высказывалось предположение, что искусственное изменение концентрации этого регуляторного вещества в эритроцитах можно использовать в клинике при нарушениях в системе переноса кислорода. Присутствие 2,3-дифосфоглицерата в эритроцитах характерно не для всех видов; у птиц и черепах его заменяет, по-видимому, инозитпентафосфат.
Другой пример аллостерического действия в случае гемоглобина был уже рассмотрен в предыдущем разделе. Эффект Бора можно считать результатом действия протонов, играющих в данном случае роль аллостерических эффекторов, присоединяющихся к амино- и имидазольным группам, которые участвуют в образовании солевых мостиков. Физиологическим эффектором является также двуокись углерода, обратимо связывающаяся с концевыми NН2-группами а- и ß-субъединиц с образованием карбамино (карбамат, —NH—СОО-)-групп [77, 78].
Сильнее сродство к СО2 выражено у дезокси-формы гемоглобина. Вследствие этого отдача кислорода оксигемоглобином облегчается в тканях, богатых СО2. Гемоглобин переносит значительную часть СО2 к легким, где его оксигенация облегчает отщепление СО2 от карбамино-групп.