Emoglobina e Mioglobina

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1 Emoglobia e Mioglobia Metabolismo aerobico l ossigeo ha ua bassa solubilità (10-4M) Proteia di trasporto emoglobia Alcui tessuti ecessitao di riserve di ossigeo e di diffusioe rapida Proteia di immagazziameto el tessuto muscolare

2 Il sito di legame dell ossigeo è l eme: gruppo prostetico

3 Il sito di legame dell ossigeo è l eme: gruppo prostetico Molecola altamete coiugata (aello porfiriico) resposabile del colore rosso Protoporfiria IX Il Fe2+ ha tedeza a coordiarsi co sei legadi (vertici di u ottaedro) 4 soo foriti dall azoto all aello 2 soo foriti dall O2 (ella forma ossigeata) e da ua His (prossimale)

4 Mioglobia: Mioglobia 153 AA, 75% α-elica 8 segmeti Perutz: l evoluzioe è u ottimo chimico His prossimale F8 Il Fe2+ o viee ossidato a Fe3+ dall O2 grazie all ambiete idrofobico proteico che circoda l eme Tasca idrofobica His distale E7 His distale E7: legame a H co O2 protegge il Fe2+ dall ossidazioe (impedisce igresso di protoi) metamioglobia: forma ossidata o i grado di legare O

5 Il legame dell ossigeo ella mioglobia

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7 Studi del legame dell ossigeo alla Mioglobia Legge di Hery : [O2]disciolto= kpo2 Le forme ossi e deossi hao spettri visibili diversi Si può determiare sperimetalmete la quatità di mioglobia che lega O2 i fuzioe della [O2] o della pressioe parziale di O2

8 Mioglobia K= [ MbO 2 ] [ Mb][ O 2 ] costate di associazioe o affiità ϑ = [ siti occupati] [ siti totali] frazioe di siti occupati ϑ = [ MbO 2 ] = K [ Mb][ O 2 ] [ Mb] + [ MbO 2 ] [ Mb] + K [ Mb][ O 2 ] ϑ = [ O2 ] K [ O2 ] = 1 + K [O2 ] 1 + [O ] 2 K [ O 2 ]1 / 2 = Mb + O2 MbO2 θ cocetrazioe alla quale metà delle molecole legao l' ossigeo K= ϑ = 1 [ O 2 ]1 / 2 [O2 ] K [ O2 ] =ϑ = 1 + K [O2 ] [ O 2 ]1 / 2 + [ O 2 ] P50 4mm Hg mmhg

9 Proteia di trasporto efficiete el legame ma iefficiete el rilascio mioglobia Pressioe ei tessuti Proteia di trasporto efficiete el rilascio ma iefficiete el legame mioglobia Pressioe ei polmoi po2 po2

10 Proteia di trasporto O2 ideale: deve essere satura alla pressioe dei polmoi e molto dissociata alla pressioe dei tessuti Proteia di trasporto efficiete curva a sigmoide: si realizza co ua trasizioe di stato po2

11 L emoglobia è ua proteia multimerica α 2 β2 l iterazioe cooperativa tra i siti di legame (4) dell O2 coferisce alla molecola le caratteristiche di efficieza el trasporto θ po2

12 Tratti blu: residui idetici elle catee dell Hb Tratti rosa: residui idetici elle catee dell Hb e ella Mb (18%) Tratti viola: residui idetici elle catee dell Hb e ella Mb i tutti i vertebrati Nelle catee α maca l elica D

13 Legame cooperativo: l occupazioe dei primi siti aumeta l affiità dei restati

14 A.Hill K= ϑ E+L EL costate di associazioe o affiità [ EL ] [ E][ L] [ siti occupati] = frazioe di siti [ siti totali] [ EL ] K [ E ][ L] = = ([ E ] + [ EL ] ) [ E ] + K [ E ][ L] [ K [ L] L] = = K [ L] + [ L] occupati ϑ ϑ K [ L]1/ 2 = cocetrazioe alla quale ϑ = 0.5 metà siti legao L 1 K= [ L ] 1 / 2 ϑ = [ L] [ L] 1/ 2 + [ L] [ ϑ L] = 1 - ϑ [ L] 1/ 2

15 [ ϑ O2 ] = 1 - ϑ [ O 2 ] 1/ 2 2 θ=0.5 1 ϑ log = log[ O 2 ] log[ O2 ]1/ 2 1-ϑ 0.3 torr 0 Legame o cooperativo liea retta co pedeza 1-1 Il cambio di pedeza idica il comportameto cooperativo θ= torr pedeza H= coefficiete di Hill H=1 solo u sito 1< H < molecola cooperativa (emoglobia H =3,6 =4) H = molecola completamete cooperativa (tutti o essuo!) logpo2

16 Legame cooperativo ed effetto allosterico ell emoglobia Variazioi strutturali accompagao il legame dell O2 Tali variazioi iteressao pricipalmete la struttura quateraria T (tight) R (relaxed)

17 Le strutture terziarie delle subuità α e β soo simili a quelle della mioglobia Nelle catee α o ci soo le eliche D Prevalgoo le iterazioi α1 -β1 e α2 -β2 Le iterazioi α1 -β2 e α2 -β1 soo miori i umero i cotatti α1 - α2 e β1 -β2 soo pochi e polari

18 deossihb : stato T ossihb : stato R α1β1 e α2β2 si spostao come uità rigide di 15 variazioi ei cotatti α1β2 e α2β1 O2, CO, CN-, NO legadi possibili

19 Visioe laterale rispetto alla precedete α1β1 e α2β2 si spostao come uità rigide FG4(97) β2 His97 C3(38) α1 Thr38 C6(41) α1 Thr41 CD2(44) α1 Pro44

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21 0 Effect of oxyge o heme iro =C =N =O FG1 C N F7 FG3 FG2 F6 Proximal His (F8) Fe Plae of heme Distal His (E7)

22 0 Effect of oxyge o heme iro =C =N =O C FG3 N FG1 F7 FG2 F6 Proximal His (F8) Plae of heme Fe Distal His (E7)

23 La modificazioe strutturale parte dall eme e viee trasmessa al resto della proteia Nello stato T il Fe2+ è situato fuori dal piao 0.6Å Nel legame co O2 il Fe2+ rietra el piao trasciado l His prossimale, che si riarragia e che a sua volta sposta l elica F. La Val FG5 viee spita a destra e i questo modo la variazioe arriva all agolo FG

24 1 Superficie del dimero α1β2 sezioato per vedere i puti di cotatto Etrambi gli stati soo stabilizzati da legami a H e poti salii (o vi soo itermedi)

25 Variazioi complessive ell iterfaccia α1β2 Steps: O2 1. Si lega O2 2. L His prossimale si sposta 3.Trascia l elica-f 4. Lo spostameto della Val FG5 trasmette le modifiche all iterfaccia FGβ2-Cα1 5. La rigidità α1β1, e α2β2 fa sì che il cambio avvega i etrambe le iterfacce Blu: ossi His F8