Diferenzas entre revisións de «Metaloproteína»

m
Bot: Cambio o modelo: Cita publicación
m (isbn)
m (Bot: Cambio o modelo: Cita publicación)
[[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=9780716734383 }}</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>{{citaCita publicación periódica |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 ==
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>{{citaCita publicación periódica | autor=Stenkamp, R.E. | título=Dioxygen and hemerythrin | publicación=Chem. Rev. |ano=1994 | volume=94 | páxinas=715–726 | doi=10.1021/cr00027a008}}</ref><ref>{{citaCita publicación periódica | 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>{{citaCita publicación periódica | 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>{{citaCita publicación periódica | 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) |ano= 1992 | publicación = [[J. Am. Chem. Soc.]] | volume = 114 | número = 4 | páxinas = 1277–1291 | doi=10.1021/ja00030a025}}</ref>
 
=== Citocromos ===
 
=== Almacenamento e transferencia de ferro ===
O ferro é almacenado como ferro(III) na [[ferritina]]. A natureza exacta do sitio de unión non se determinou aínda. O ferro parece estar presente como un produto de [[hidrólise]], como FeO(OH) e é transportado pola transferrina cuxo sitio de unión consiste en dúas [[tirosina]]s, un [[ácido aspártico]] e unha [[histidina]].<ref>{{citaCita publicación periódica |autor=Anderson BF, Baker HM, Dodson EJ, ''et al.'' |título=Structure of human lactoferrin at 3.2-A resolution |publicación=Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. |volume=84 |número=7 |páxinas=1769–73 |ano=1987 |mes=abril |pmid=3470756 |pmc=304522 |url=http://www.pnas.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=3470756}}</ref>
 
O corpo humano non ten ningún mecanismo de excreción de ferro, e isto pode orixinar problemas de sobrecarga de ferro en pacientes tratados con transfusións de sangue, como, por exemplo, os pacientes de β-[[talasemia]].
:CO<sub>2</sub> + OH<sup>-</sup> <big>←→</big> HCO<sub>3</sub><sup>-</sup>
 
Unha reacción semellante a esta é case instantánea coa anhidrase carbónica. A estrutura do sitio activo coñécese ben; componse dun ión cinc coordinado por tres átomos de nitróxeno do imidazol de tres unidades de histidina. O cuarto sitio de coordinación está ocupado por unha molécula de auga. Esta coordinación de ións cinc é aproximadamente tetraédrica, a carga positiva dos ións cinc polariza a molécula de auga coordinada e prodúcese un [[ataque nucleofílico]] pola porción hidróxido cargado negativamente sobre o dióxido de carbono. O ciclo catalítico produce ións de bicarbonato e de hidróxeno, xa que o equilibrio favorece a disociación do [[ácido carbónico]] a valores de [[pH]] fisiolóxico.<ref name="Lindskog_1997">{{citaCita publicación periódica | autor = Lindskog S | título = Structure and mechanism of carbonic anhydrase | publicación = Pharmacol. Ther. | volume = 74 | número = 1 | páxinas = 1–20 | ano = 1997 | pmid = 9336012 | doi = 10.1016/S0163-7258(96)00198-2 }}</ref>
:H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> <big>←→</big> HCO<sub>3</sub><sup>-</sup> + H<sup>+</sup>
 
=== 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>{{citaCita publicación periódica |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 ===
: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>
 
A estrutura exacta do sitio activo foi difícil de determinar. Parece conter un centro de MoFe<sub>7</sub>S<sub>8</sub> que pode unirse á molécula de dinitróxeno e, probablemente, permitir que comece o proceso de redución.<ref>{{cita libro |autor=Orme-Johnson, W.H.|título=''Advances in chemystry, Symposium series no. 535'' - Molybdenum enzymes, cofactors and model systems|editor=Steifel, E.I; Coucouvannis, D.; Newton, D.C.|editor=American Chemical Society|lugar=Washington, DC|data=1993|páxinas=257}}</ref> Os electróns son transportados polo centro asociado "P", que contén dous centros cúbicos Fe<sub>4</sub>S<sub>4</sub> unidos por pontes de xofre.<ref>{{citaCita publicación periódica |autor=Chan, M.K.; Kim, J.; Rees, D.C.|data=1993|publicación=Science|volume=260|páxinas=792|doi=10.1126/science.8484118|título=The nitrogenase FeMo-cofactor and P-cluster pair: 2.2 A resolution structures|pmid=8484118}}</ref>
 
=== Superóxido dismutase ===
:Redución: M<sup>n+</sup> + O<sub>2</sub><sup>−</sup> + 2H<sup>+</sup> → M<sup>(n+1)+</sup> + H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>.
 
En humanos o metal activo é cobre, en forma de Cu<sup>2+</sup> ou de Cu<sup>+</sup>, coordinado tetraedricamente por residuos de histidina. Este encima ten tamén ións cinc. Outras [[isoencima]]s poden conter ferro, manganeso ou níquel. A Ni-SOD é especialmente interesante, xa que presenta níquel(III), o que é un estado de oxidación inusual para dito elemento. A xeometría do sitio activo de Ni cíclase desde o Ni(II) cadrado plano, con tiolato (Cys2 e Cys6) e nitróxeno (His1 e Cys2), a un Ni(III) cadrado piramidal cunha cadea lateral His1 axial como ligando.<ref>{{citaCita publicación periódica|autor=Barondeau, D.P.; Kassmann C.J.; Bruns C.K.; Tainer J.A.; Getzoff E.D.|data=2004|título=Nickel superoxide dismutase structure and mechanism|publicación=Biochemistry|volume= 43|número=25|páxinas=8038-8047|pmid=15209499}}</ref>
 
=== Proteínas que conteñen clorofila ===
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>{{citaCita publicación periódica | 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>{{citaCita publicación periódica | 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>
 
=== Factores de transcrición ===
[[Ficheiro:Zinc finger rendered.png|miniatura|300px|Representación de fitas dun motivo estrutural de [[dedo de cinc]], consistente nunha [[hélice alfa]] e unha [[lámina beta]] [[antiparalelo (bioquímica)|antiparalela]]. O ión [[cinc]] (verde) está coordinado por dúas [[histidina]]s e dúas [[cisteína]]s.]]
Moitos [[factor de transcrición|factores de transcrición]] conteñen unha estrutura coñecida como [[dedo de zinc]], que se trata dun módulo estrutural onde unha rexión da proteína se prega en torno a un ión cinc. O cinc non toma contacto co [[ADN]] ao que se unen estas proteínas, senón que o [[cofactor]] é esencial para a estabilidade da cadea da proteína pregada moi axustadamente.<ref>{{citaCita publicación periódica |autor=Berg JM |título=Zinc finger domains: hypotheses and current knowledge |publicación=Annu Rev Biophys Biophys Chem |volume=19 |páxinas=405–21 |ano=1990 |pmid=2114117 |doi=10.1146/annurev.bb.19.060190.002201}}</ref> Nestas proteínas o ión cinc xeralmente está coordinado por pares de cadeas laterais de [[cisteína]] e [[histidina]].
 
== Outros metaloencimas ==
393.002

edicións