Diferenzas entre revisións de «Metaloproteína»

m
Bot: Substitución automática de texto (-\|[ ]*[Aa]ño[ ]*= +|ano=); cambios estética
m (Bot: Substitución automática de texto (-\|[ ]*[Aa]ño[ ]*= +|ano=); cambios estética)
[[Ficheiro:1GZX Haemoglobin.png|miniatura|dereita|A hemoglobina, un exemplo de metaloproteína, con grupos hemo que conteñen ferro en verde.]]
Unha '''metaloproteína''' é unha [[proteína]] que contén un [[ión]] [[Metal (material)|metálico]] como [[cofactor]].<ref name=AS>{{cita libro |autor=Shriver, D.F.; Atkins, P.W.|título=Inorganic chemistry|editor=Oxford University Press|data=1999|edición=3rd.|capítulo=Chapter 19, Bioinorganic chemistry|ISBN=019 850330x }}</ref> As funcións das metaloproteínas son moi variadas nas células, actuando como [[encima]]s, proteínas de transporte e almacenamento, e na [[transdución de sinais]]. De feito, aproximadamente dun cuarto a un terzo de todas as proteínas requiren metais para levar a cabo as súas funcións,<ref>{{cita publicación |autor=Waldron KJ, Robinson NJ |título=How do bacterial cells ensure that metalloproteins get the correct metal? |publicación=Nat. Rev. Microbiol. |volume=7 |número=1 |páxinas=25–35 |ano=2009 |mes=xaneiro |pmid=19079350 |doi=10.1038/nrmicro2057}}</ref> e algunhas estimacións indican que poderían chegar a case a metade.<ref>"Bio-inorganic chemistry" Thomson A.J.; Gray H.B. Current Opinion in Chemical Biology, 1998, Volume 2, pp. 155-158. doi 10.1016/S1367-5931(98)80056-2[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1367593198800562]</ref> O metal adoita estar [[enlace de coordinación|coordinado]] por átomos de [[nitróxeno]], [[oxíxeno (elemento)|oxíxeno]] ou [[xofre]] pertencentes aos [[aminoácido]]s da cadea polipeptídica e/ou a un ligando macrocíclico incorporado á proteína. A presenza dos ións metálicos nos metaloencimas permítelles levar a cabo funcións tales como reaccións [[redox]] que non poden realizarse facilmente polo conxunto limitado de [[grupo funcional|grupos funcionais]] que se encontran nos aminoácidos.<ref>{{cita libro|autor=Messerschmidt, A. ; Huber, R.;Wieghardt,K.;Poulos, T.|título=Handbook of Metalloproteins|editor=Wiley|data=2001|isbn= 0-471-62743-7}}</ref>
 
== Química de coordinación nas metaloproteínas ==
Nas metaloproteínas os ións metálicos están normalmente coordinados por centros de [[nitróxeno]], [[oxíxeno (elemento)|oxíxeno]] ou [[xofre]] que pertencen a residuos de aminoácidos da proteína. Estes grupos doantes proporciónanos a miúdo as cadeas laterais dos aminoácidos. Son especialmente importantes os substituíntes [[imidazol]] da [[histidina]], ou os [[tiolato]] da [[cisteína]], e os grupos [[carboxilato]] do [[aspartato]]. Dada a gran diversidade do metaloproteoma, viuse que virtualmente todos os residuos de aminoácidos poden unirse a centros metálicos. O esqueleto do péptido tamén proporciona grupos doantes, que inclúen [[amida]]s desprotonadas e os centros amida oxíxeno do carbonilo.
 
A [[hemoglobina]] (Hb) é o principal transportador de oxíxeno en humanos. Ten catro subunidades nas que o ión de ferro(II) está coordinado polo ligando plano macrocíclico [[protoporfirina IX]] (PIX) e o átomo de nitrógeno do [[imidazol]] dun residuo de [[histidina]], formando un grupo [[hemo]]. O sesto sitio de coordinación contén unha molécula de auga ou unha molécula de dioxíxeno (O<sub>2</sub>). O sitio activo encóntrase nun peto [[hidrofóbico]], o que é importante, xa que doutro modo o ferro(II) se oxidaría de forma irreversible a ferro(III). A constante de equilibrio para a formación de HbO<sub>2</sub> ten un valor que permite que o oxíxeno sexa captado ou liberado en función da [[presión parcial]] de oxíxeno nos [[pulmón]]s ou nos [[músculo]]s. Na hemoglobina as catro subunidades mostran un efecto cooperativo, que permite unha doada transferencia de oxíxeno da hemoglobina sanguínea á [[mioglobina]] muscular.
 
A [[hemeritrina]] é outro transportador de oxíxeno que contén ferro. O sitio de unión do oxíxeno é un centro de ferro binuclear. Os átomos de ferro están coordinados á proteína a través de [[carboxilato]]s das cadeas laterais de [[glutamato]], [[aspartato]] e cinco residuos de [[histidina]]. A incorporación de O<sub>2</sub> pola hemeritrina está acompañada da oxidación de dous electróns do centro reducido binuclear, coa produción de [[peróxido]] (OOH<sup>-</sup>). Os mecanismos de captura e liberación de oxíxeno coñécense en detalle. <ref>{{cita publicación | autor=Stenkamp, R.E. | título=Dioxygen and hemerythrin | publicación=Chem. Rev. | añoano=1994 | volume=94 | páxinas=715–726 | doi=10.1021/cr00027a008}}</ref><ref>{{cita publicación | autor=Wirstam M., Lippard, S.J., Friesner R.A. | título=Reversioble Dioxygen Binding to Hemerythrin | publicación=J. Am. Chem. Soc. | ano=2003 | volume=125 | páxinas=3980–3987 | doi=10.1021/ja017692r}}</ref>
 
As [[hemocianina]]s transportan oxíxeno no sangue da maioría dos [[molusco]]s e algúns [[artrópodo]]s como o [[cangrexo ferradura]] (''Limulus polyphemus''). É o segundo encima transportador de oxíxeno máis abundante, despois da hemoglobina. Na oxixenación os dous átomos de cobre(I) do [[sitio activo]] oxídanse a cobre(II) e as moléculas de dioxíxeno (O<sub>2</sub>) redúcense a peróxido (O<sub>2</sub><sup>2-</sup>).<ref name=Karlin>{{cita publicación | autor = K. D. Karlin, R. W. Cruse, Y. Gultneh, A. Farooq, J. C. Hayes and J. Zubieta | título = Dioxygen-copper reactivity. Reversible binding of O2 and CO to a phenoxo-bridged dicopper(I) complex | ano = 1987 | publicación = [[J. Am. Chem. Soc.]] | volume = 109 | número = 9 | páxinas = 2668–2679 | doi=10.1021/ja00243a019}}</ref><ref name = Kitajima>{{cita publicación | autor = N. Kitajima, K. Fujisawa, C. Fujimoto, Y. Morooka, S. Hashimoto, T. Kitagawa, K. Toriumi, K. Tatsumi and A. Nakamura | título = A new model for dioxygen binding in hemocyanin. Synthesis, characterization, and molecular structure of the μ-η2:η2 peroxo dinuclear copper(II) complexes, [Cu(HB(3,5-R2pz)3)]2(O2) (R = isopropyl and Ph) | año ano= 1992 | publicación = [[J. Am. Chem. Soc.]] | volume = 114 | número = 4 | páxinas = 1277–1291 | doi=10.1021/ja00030a025}}</ref>
 
=== Citocromos ===
 
=== Rubredoxina ===
A [[rubredoxina]] é un portador de electróns encontrado en [[bacteria]]s e [[arquea]]s que metabolizan [[xofre]]. O sitio contén un ión de ferro que é coordinado polos átomos de xofre de catro residuos de [[cisteína]], que forman un tetraedro case regular. As rubredoxinas realizan procesos de transferencia dun electrón. O estado de oxidación do átomo de ferro muda entre os estados +2 e +3. En ambos os estados de oxidación do metal hai un espín alto o que axuda a minimizar os cambios estruturais.
 
=== Plastocianina ===
 
== Metaloencimas ==
Os metaloencimas teñen unha característica en común: o ión metálico únese á proteína cun sitio de coordinación lábil. Como ocorre con todos os encimas, a forma do sitio activo é crucial; o metal encóntrase normalmente nun peto da molécula, a cuxa forma se adapta o [[substrato encimático|substrato]]. Os ións metálicos catalizan reaccións que son difíciles de conseguir en química orgánica.
 
=== Anhidrase carbónica ===
 
=== Encimas dependentes da vitamina B12 ===
A [[vitamina B12]] cataliza a transferencia de [[metilo]] (-CH3) entre dous grupos de moléculas, o que implica a rotura de enlaces C-C, un proceso que é enerxeticamente costoso en reaccións orgánicas. Os ións de metal diminúen a enerxía de activación para o proceso de transición por medio da formación dun enlace transitorio [[Cobalto|Co]]-CH<sub>3</sub>.<ref>{{cita libro|título=''Metal Ions in Life Sciences'' - Metal-carbon bonds in enzymes and cofactors |editor=Astrid Sigel, Helmut Sigel and Roland K.O. Sigel|editor=Wiley|data=2008|volume=6|isbn=978-1-84755-915-9}}</ref> A estrutura deste [[coencima]] determinouna Dorothy Hodgkin, polo cal recibiu o [[premio Nobel]].<ref>{{cita web | título = The Nobel Prize in Chemistry 1964 | editor = Nobelprize.org | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1964/index.html}}</ref> Consta dun ión [[cobalto]] (II) coordinado por catro átomos de nitróxeno dun anel de [[corrina]] e un quinto átomo de nitróxeno do grupo imidazol. No estado de repouso hai un enlace σ Co-C co carbono 5 ' da [[adenosina]].<ref>{{cita publicación |autor=Hodgkin, D.C.|data=1965|publicación=Proc. Roy. Soc. A|volume=288|páxinas=294–305 |doi=10.1098/rspa.1965.0219 |título=The Structure of the Corrin Nucleus from X-ray Analysis}}</ref> Este é un composto organometálico que se encontra na natureza, o que explica a súa función na transmetilación, como a levada a cabo pola metionina sintase.
 
=== Nitroxenase ===
O encima bacteriano [[nitroxenase]] é un dos poucos encimas que poden catalizar o proceso de [[fixación de nitróxeno]] atmosférico. Posúe un átomo de [[molibdeno]] no sitio activo e grupos de ferro-xofre que participan no transporte dos electróns que cómpren para reducir o nitróxeno. A reacción pode escribirse así:
:N<sub>2</sub> +16 Mg[[Adenosín trifosfato|ATP]] +8e<sup>-</sup> → 2NH<sub>3</sub> + 16 Mg[[ADP]] +16 P<sub>i</sub> + H<sub>2</sub>
 
=== Superóxido dismutase ===
[[Ficheiro:Superoxide dismutase 2 PDB 1VAR.png|miniatura|250px|Estrutura dun [[tetrámero]] de superóxido dismutase 2 humana.]]
O ión superóxido, O<sup>2-</sup> xérase nos sistemas biolóxicos por redución do oxíxeno molecular. Ten un electrón desapareado, polo que se comporta como un [[radical libre]] e é un poderoso axente oxidante. Estas propiedades fan que o ión superóxido sexa moi tóxico e o utilicen os [[fagocito]]s para mataren microorganismos invasores. En caso contrario, o superóxido debe ser destruído antes de que cause danos non desexados ás células. O encima [[superóxido dismutase]] realiza esta función de maneira moi eficiente.<ref>{{cita libro |autor =Packer, L. (editor)|título=Superoxide Dismutase: 349 (Methods in Enzymology)|editor=Academic Press|data=2002|ISBN=0121822524}}</ref>
 
O estado de oxidación dos átomos de oxíxeno é ½. En solucións a [[pH]] neutro, o ión superóxido dismuta a oxíxeno molecular e [[peróxido de hidróxeno]]:
 
:2 O<sub>2</sub><sup>−</sup> + 2 H<sup>+</sup> O<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>
 
As superóxido dismutases, abreviadas como SOD, aumentan a taxa de reacción ata case o límite de difusión. <ref>Heinrich, Peter; Georg Löffler; Petro E. Petrides (2006). Biochemie und Pathobiochemie (Springer-Lehrbuch) (German Edition). Berlin: Springer. pp. 123. ISBN 3-540-32680-4.</ref> A chave para explicar a acción destes encimas é o seu ión metálico con estados de oxidación variables, que pode actuar como axente oxidante ou como redutor.
== Metaloproteínas de transdución de sinais ==
=== Calmodulina ===
A [[calmodulina]] é un exemplo de proteína de [[transdución de sinais]]. Trátase dunha pequena proteína que contén catro motivos [[man EF]], cada un dos cales pode unirse a un ión de [[Calcio|Ca]]<sup>2+</sup>.
 
Nun bucle de man EF os ións de calcio están coordinados nunha configuración pentagonal bipiramidal. Na unión participan seis residuos de [[ácido glutámico]] e [[ácido aspártico]] situados nas posicións 1, 3, 5, 7, e 9 da cadea do polipéptido. Na posición 12 hai un ligando de glutamato ou aspartato, que se comporta como un ligando bidentado, proporcionando dous átomos de oxíxeno. O noveno residuo no bucle debe ser necesariamente unha [[glicina]] debido a esixencias conformacionais da cadea polipeptídica. A esfera de coordinación do calcio contén só átomos de oxíxeno do [[carboxilato]] e ningún átomo de nitróxeno.
 
A proteína ten dous dominios aproximadamente simétricos, separados por unha rexión "bisagra" flexible. A unión de calcio provoca un cambio conformacional na proteína. A calmodulina participa nos sistemas de sinalización intracelular ao actuar como un [[segundo mensaxeiro]] difusible do estímulo inicial.<ref>{{cita publicación | autor = Stevens FC | título = Calmodulin: an introduction | publicación = Can. J. Biochem. Cell Biol. | volume = 61 | número = 8 | páxinas = 906–10 | ano = 1983 | pmid = 6313166 | doi = | issn = }}</ref><ref>{{cita publicación | autor = Chin D, Means AR | título = Calmodulin: a prototypical calcium sensor | publicación = Trends Cell Biol. | volume = 10 | número = 8 | páxinas = 322–8 | ano = 2000 | doi = 10.1016/S0962-8924(00)01800-6 }}</ref>
{{Listaref}}
 
== Véxase tamén ==
=== Ligazóns externas ===
{{Commonscat|Metalloproteins}}
393.002

edicións