Итак, при переходе от R- к Т-форме гистидин-146 приобретает большее сродство к протонам водорода вследствие изменения локального заряда в его непосредственном окружении. При отсоединении лиганда изменяется и окружение концевых аминогрупп a-цепей. В R-форме гемоглобина эти группы свободны. В дезоксигемоглобине концевая аминогруппа одной a-цепи взаимодействует с концевой карбоксильной группой другой a-цепи. Близость отрицательно заряженного карбоксилированного остатка в дезоксигемоглобине повышает сродство этой концевой аминогруппы к протонам водорода (69, 91, 159, 149, 154).
Таким образом, снижение рН в физиологических пределах сдвигает кривую диссоциации кислорода вправо - сродство гемоглобина к лиганду уменьшается, что может рассматриваться как молекулярная природа гипоксических состояний при ацидозе. Следовательно, повышение концентрации протонов водорода способствует переходу из R- формы в Т-форму. Известно, что повышение концентрации углекислого газа (при постоянном рН) также уменьшает сродство к лиганду, т.е. способствует R - Т переходу (64, 96, 154). Эти соотношения между количеством протонов водорода и углекислого газа с одной стороны и сродством к кислороду с другой стороны можно увидеть в тканях с высоком уровнем метаболизма, например, в работающей мышце (96, 154, 175, 181).
Известно, что углекислый газ может транспортироваться гемоглобином в виде карбамата. В основе этого процесса лежит необратимая реакция между находящимися в неионизированной форме a-аминогруппами гемоглобина и углекислым газом:
R - NH2 + CO2 = R - NHCOO– + H+
Связанные карбаматы образуют солевые мостики, которые стабилизируют Т-форму. Исходя из вышеизложенного, становится ясным, почему повышение концентрации углекислого газа в крови может способствовать R-T переходу (69, 169, 159, 177, 149).
Помимо углекислого газа существует ряд других веществ, которые могут влиять на конформационные изменения молекулы гемоглобина. Одним из таких веществ является БФГ. БФГ содержится в эритроцитах в той же молярной концентрации, что и гемоглобин. Поэтому сродство к лиганду гемоглобина, находящегося в эритроцитах ниже, чем у гемоглобина в растворе (91, 96, 160, 119, 154).
БФГ специфически связывается с дезоксигемоглобином в соотношении 1БФГ на один тетрамер гемоглобина. БФГ связывается по оси симметрии молекулы гемоглобина в центральной полости, где сходятся 4 субъединицы. Участок связывания БФГ образован положительно заряженными остатками, принадлежащими обеим b-цепям, а именно: a-аминогруппой, лизином EF6 и гистидином Н21 (177, 72, 175, 162). Очевидно, что эти группы легко взаимодействуют с отрицательно заряженным БФГ, имеющим при физиологическом значении рН почти 4 отрицательных заряда. Стереохимически БФГ комплиментарен констелляции из 6 положительно заряженных групп b-цепей, обращенных к внутренней полости молекулы гемоглобина (96, 131, 143, 103, 149).
При присоединении лиганда БФГ отщепляется, поскольку центральная полость становится слишком мала. В частности, сужается промежуток между Н-спиралями b-цепей. Кроме того, расстояние между a-аминогруппами возрастает с 16 до 20 А, вследствие чего исчезает контакт между ними и фосфатными группами БФГ (69, 159, 135, 132, 170).
БФГ стабилизирует конформационную структуру гемоглобина, а именно Т-форму, образуя перекрестные связи с b -цепями. Как уже упоминалось, Т-форму гемоглобина стабилизируют 8 солевых связей, заякоривающих его концевые карбоксильные остатки. Для того чтобы произошло присоединение лиганда, эти солевые связи необходимо разорвать. Присоединение же БФГ создает дополнительные солевые связи, которые тоже должны быть разорваны. В итоге сродство гемоглобина к лиганду при присоединении БФГ оказывается сниженным (69, 119, 94, 139, 154).
Итак, функциональная активность аллостерических белков регулируется их конформационными переходами, которые могут быть вызваны различными факторами химической и физической природы (84, 160, 148).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.