Наблюдения изменений положений цепей в свободном от кислорода гемоглобине человека

Положение же двух α-цепей, насколько мы могли судить, не изменилось, как и расстояние между атомами железа в β- и их ближайшими соседями в α-цепях. Создавалось впечатление, что две β-цепи раздвинулись, оторвавшись друг от друга, причем их точки соприкосновения с α-цепями несколько изменились.

Смотрите рисунок - Сравнение участков двух β-цепей в «восстановленном» (свободном от кислорода) гемоглобине человека

Ф. Рафтон и его сотрудники высказали предположение, что переход к окисленной форме гемоглобина протекает после того, как три из четырех атомов железа соединились с кислородом. Вслед за этим связывание кислорода четвертым атомом железа ускоряется в несколько сотен раз. Об атомном механизме, вызывающем смещение β-цепей, до сих пор ничего не известно. Имеется, правда, одно интересное наблюдение, убеждающее нас по крайней мере в том, что взаимодействие атомов железа и изменение структуры осуществляется только при одновременном присутствии α- и β-цепей.

У некоторых больных, страдающих малокровием, наблюдается недостаток α-цепей; β-цепи, лишенные своих обычных партнеров, соединяются в четырехцепочечные структуры, не содержащие а-цепей. Этот так называемый гемоглобин Н напоминает по ряду признаков обычный гемоглобин. Р. Бенеш и Рут Бенеш установили, однако, что четыре атома железа в гемоглобине Н не взаимодействуют друг с другом. Это позволило им предсказать, что соединение гемоглобина Н с кислородом не повлечет за собой изменения структуры. Мы с Л. Мадзарелла проверили это предположение, использовав кристаллы, выращенные Элен Рэнни. Оказалось, что как окисленный, так и восстановленный гемоглобин Н по характеру расположения четырех цепей напоминает обычную восстановленную форму гемоглобина человека.

Смещение β-цепей, по-видимому, обусловлено сдвигом атомов железа или близлежащих атомов в результате их связывания с кислородом. К сожалению, разрешающая способность рентгеноструктурного анализа еще недостаточно высока, чтобы уловить эти изменения. Вот почему глубоко понять это очень важное явление можно будет только тогда, когда нам удастся описать структуру восстановленного гемоглобина и оксигемоглобина при разрешении, близком к размерам атомов.

Аллостерические ферменты

Между химической активностью гемоглобина и ферментов, катализирующих химические реакции в живых клетках, существует большое сходство. Можно, следовательно, ожидать, что некоторые ферменты способны претерпевать структурные изменения, соединяясь со своими субстратами. Напрашивается мысль, что активные центры таких ферментов — это подвижные механизмы, а вовсе не какие-то статические поверхности, волшебно наделенные каталитическими свойствами.

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

• Расположение четырех групп гема в молекуле оксигемоглобина
• Построение модели α- и β-цепей гемоглобина
• Сравнение аминокислотных последовательностей в молекулах гемоглобина и миоглобина
• Пятна на рентгенограммах кристаллов белков
• Рентгенограмма монокристалла гемоглобина
• Функция гемоглобина
• Получение дифракционных полос
• Проблема фаз
• Метод введения тяжелых атомов
• Установление структуры
• Структура гемоглобина
• Ослабление электрического поля воды
• Подавление α-спиралей
• Структурные изменения гемоглобина и ферментов при соединении со своими субстратами
• Гемоглобин
• Двухвалентное железо