Принципы структурной организации белков - Г. Шульц 1982

Взаимодействия белок - лиганд
Центры связывания гема
Связи между гемом и апобелком

Шестьдесят атомов апобелка участвуют в вандерваальсовом контакте с порфириновым циклом. Главное сходство между гемоглобинами, цитохромами с и цитохромами b состоит в том, что во всех этих молекулах группа гема находится в полости, образованной боковыми цепями неполярных аминокислот. В субъединице гемоглобина в вандерваальсовом контакте с атомами порфиринового цикла участвуют около 60 атомов [60].

* Протогем IX называют также ферропротопорфирином IX [633]. При нашем рассмотрении тетрапиррольный цикл этого соединения можно считать плоским. К этой циклической системе присоединены восемь боковых цепей — четыре метильные, две винильные и две пропионовые группы (рис. 10.2). «Прото» относится к происхождению соединения, а «IX» означает порядок, чередования боковых групп.

Взаимодействие боковых цепей гема и апобелка может осуществляться всеми известными способами связывания. Боковые цепи гема в различных гемсодержащих белках выполняют разные роли. В цитохроме с обе винильные группы (в исключительных случаях только одна [509]) образуют ковалентные связи с Cys-14 и Cys-17 апобелка; одна заряженная пропионовая группа находится на поверхности молекулы, а вторая взаимодействует посредством водородной связи, по-видимому имеющей функциональное значение, с внутренней частью молекул. Одна или обе пропионовые группы, по-видимому, существенны для структуры или функции (или для обеих) пероксидазы из хрена [641] и цитохрома b из золотистой фасоли [642].

В случаях цитохрома b₅ и гемоглобина более ранние исследования показали, что боковые группы выполняют лишь небольшую и неспецифическую роль [560, 568, 637]. Однако значение отдельных боковых цепей гема было пересмотрено в свете недавних рентгенсструктурных данных [565, 566]. В гемсодержащем фрагменте цитохрома b₅, например, одна пропионовая группа может непосредственна участвовать в окислительно-вссстановительном цикле, нейтрализуя избыточный положительный заряд атома железа в феррицитохроме b₅ и присоединяясь к другой катионной группе ферроцитохрома b₅ [556].

Атомы боковых цепей His и Met координируют атом железа гема.

В цитохроме b₅ атом железа имеет симметричную координацию, которая образована шестью октаэдрическими позициями лигандов, занятыми четырьмя пиррольными атомами азота гема и двумя ε- атомами азота His-39 и His-63, находящимися в аксиальных положениях [297]. 8-Атомы азота His-39 и His-63 образуют водородные связи с атомами кислорода карбонильных групп основной цепи таким образом, что оба имидазольных цикла прочно закреплены благодаря жесткой структуре основной цепи.

Гемоглобины и цитохромы с имеют одинаковые лиганды, но их: молекулы отличаются тем, что одно из аксиальных координационных мест занято соответственно молекулой О₂ и атомом серы метионина. Если молекула О₂ отсутствует, шестое координационное место («лигандный карман») гемоглобина остается незаполненным [60, 636, 643]. Предполагают, что в бактериальном цитохроме с не заняты оба аксиальные положения лигандов. По-видимому, в этом случае окружающая гем полипептидная цепь имеет конформацию, препятствующую связыванию потенциальных лигандов [644].