Структура гемоглобина

30.05.2010г.

Летом 1959 года, почти через 22 года после того, как я получил первые рентгенограммы гемоглобина, его структура была, наконец, установлена. Совместно с М. Россманом, Энн Каллис, Хилери Мьюирхед и Т. Норсом мы создали трехмерную модель гемоглобина при разрешении в 5,5 ангстрем, то есть почти таком же, что и для первой структуры миоглобина, полученной два года назад (смотрите рисунок ниже).

Цепи гемоглобина

Цепи гемоглобина

Цепи гемоглобина (α-цепь слева и β - цепь справа) нарисованы с моделей, построенных автором и его сотрудниками.
Кривой линией показано направление главной цепи. Частично видна группа гема
(дисковидная структура), спрятанная внутри цепи.

Такого разрешения достаточно для выяснения формы цепи, образующей остов белковой молекулы, но не для установления положения отдельных аминокислот.

Как только мы нанесли на специальные сетки цифры, полученные с помощью вычислительной машины, нам стало ясно, что каждая из четырех цепей гемоглобина по своей форме поразительно напоминает одиночную цепь миоглобина. Миоглобин и β -цепь гемоглобина схожи между собой, как два близнеца; что же касается α -цепи, то она отличается от них лишь на коротком отрезке в одной небольшой петле молекулы (смотрите рисунок ниже).

Миоглобин (справа) и β-цепь гемоглобина (слева)

Миоглобин (справа) и β-цепь гемоглобина (слева)

Отмечены каждый десятый аминокислотный остаток, а также субъединицы пролина (светлые кружки),
которые часто совпадают с поворотом цепи. Кружки со значком
Hg — это атомы ртути, присоединенные к атомам серы (S) цистеина в молекуле гемоглобина.

Кендрью работал с миоглобином из мышцы кашалота; мы же использовали в качестве объекта гемоглобин лошади. Как показали более поздние наблюдения, миоглобин тюленя и лошади и гемоглобин человека и крупного рогатого скота обладают одинаковой структурой. Создается впечатление, что случайное и беспорядочное на первый взгляд свертывание цепи на самом деле специально предназначено для того, чтобы удерживать группу гема в нужном положении и способствовать переносу ею кислорода.

Что же заставляет цепь принимать столь странную конфигурацию?

Повысив разрешающую способность метода, Кендрью установил, что в цепи молекулы миоглобина имеются многочисленные изгибы, а спиральные участки чередуются с участками, имеющими беспорядочную структуру. Спиральные участки имеют строение а-спирали, предсказанной в 1951 году Л. Полингом и Р. Кори. Группа гема располагается в изгибе цепи; на поверхность выступают только две ее кислые группы, которые соприкасаются с окружающей жидкостью. Атом железа группы гема связан с атомом азота аминокислоты гистидина.


«Молекулы и клетки», под ред. Г.М.Франка





Читайте далее: