Міністерство освіти і науки Російської Федерації
Московська Державна академія тонкої хімічної технологіїім. М.В. Ломоносова
Кафедра біотехнології
Залікова робота з курсу "Функції та будова білків"
Тема: "Гемоціанін. Опис "
Виконала:
Група:
БМ-59
Керівник:
Єсипова О.
Москва 2007
Введення
Гемоціанін - дихальний пігмент з групи хемопротеідов,здатний легко приєднувати і віддавати кисень, є медьсодержащегоаналогом гемоглобіну, і зустрічається в гемолімфі деяких безхребетних (молюсків(Восьминоги, кальмари, равлики), членистоногих (раки і павуки)). У Гемоціанінодна молекула кисню зв'язується з двома атомами міді. При цьому білокзабарвлюється в блакитний колір Cu (О™О™) іспостерігається флуоресценція. З окисом вуглецю Гемоціанін так само, як ігемоглобін, взаємодіє оборотно, утворюючи безбарвні з'єднання Cu (О™).
Історична довідка
Гемоціанін був відкритий в 60-х роках XIX ст., коли біологипомітили, що кров головоногих молюсків при проходженні через зябразабарвлюється в блакитний колір. А в 1878г. бельгійський фізіолог Леон Фредерікдовів, що блакитний колір викликаний реакцією кисню з медьсодержащего білком,який він назвав Гемоціанін (від грец. gemo - кров і kianos - лазуровий,блакитний).
Будова і функції
Малюнок 1. Просторова модель молекули Гемоціанін
Зміст міді в Гемоціанін від 0.1 до 0.3% за вагою (членистоногі- 0,178% міді, молюски - 0,253%). Білки з різних природних джерелзустрічаються у вигляді моно-, ди-, тетра - і октамер. Мономер білка - октаедр,що складається з 6 субодиниць. Пропонована модель - субодиниця Гемоціанін вагоюдо 75 кДа, яку іноді поділяють ще на дві схожі, але не еквівалентнісубодиниці (межа цього поділу проходить через металлсвязивающій центр).
Малюнок 2. Модель будови активного центруГемоціанін
Активний центр кожної субодиниці білка містить два близькорозташованих один до одного катіона міді, які оборотно зв'язують молекулукисню в комплекс. При цьому самі катіони міді міцно пов'язані в структурібілка шістьма залишками гістидину з двох різних ланцюгів. Два інших залишкугістидину, можливо, задіяні в утворенні інших металлсвязивающіхцентрів мономеру (всього в мономере міститься не менше шести зв'язуютькисень центрів). Зв'язування молекули кисню однією субодиницею молекули Гемоціанінзбільшує спорідненість до кисню сусідніх субодиниць. На профіль зв'язуваннякисню значно впливає вміст іонів у гемолімфі і рН-фактор.
Клас: переважно ОІ Архітектура: сендвіч
Малюнок 3. Гемоціанін, ланцюг А, домен 2.
На відміну від гемоглобіну, який включений в клітини крові, молекулиГемоціанін вільно "плавають" у крові. Завдяки цьому Гемоціанінмає велику щільність в порівнянні з гемоглобіном, а, отже, можепереносити більшу кількість кисню, що важливо для організмів, що живуть вумовах з малим вмістом кисню. Так, тиск кисню в зябрахлангуста складає всього 7 мм рт. ст. (930 Па), а в тканинах - 3 мм рт. ст.; причомуконцентрація цього газу в крові лангуста в 20 разів вище, ніж у морській воді. Зіншого боку, вільний Гемоціанін збільшує в'язкість гемолімфи, що ведедо збільшення енергетичних витрат на перекачування крові. Наприклад, щоб"Зарядитися" енергією, кальмари потрібно багато кисню - не менше50л на годину.
Ще одна особливість Гемоціанін - його молекули маютьвеличезні навіть для білків розміри. Його молекулярна маса у різних твариннеоднакова і змінюється від 25 100 до 36 700. Мономери Гемоціанін здатніутворювати субодиниці з молекулярною масою до 825 тис. Таким чином, виявляютьсякооперативні, тобто об'єднують властивості, що забезпечують більш ефективнезв'язування кисню. Речовиною з найбільшою молекулярною масою є Гемоціанін равлики. Його молекулярна маса становить 918 000 000дальтон, що більше молекулярної маси навіть ДНК.
Малюнок 4. Поверхню кристала білка Гемоціанін злангуста Panulirus interruptus, молекулярна вага білка - 450 000. Електронниймікроскоп, 250 000х
З Гемоціанін неважко повністю витягти мідь. Для цьогодосить обробити білок у відсутності кисню реактивом, який міцнозв'язується з іонами одновалентних міді. Таким же способом можна визначитивміст міді в Гемоціанін. Позбавлений цього металу, він втрачає здатністьпереносити кисень. Але якщо потім ввести в розчин білка іони міді, Гемоціанінвідновлює свою фізіологічну активність. Так було доведено, що ввідсутність кисню мідь Гемоціанін знаходиться в ступені окислення +1.
Застосування
Ряд досліджень присвячений застосуванню в протипухлиннихвакцинах ад'ювант на основі Гемоціанін. Будучи імуноактивних молекулою,Гемоціанін при утворенні кон'югатів з пухлинними антигенами істотнопідвищує їх імуногенність. Показано, що ці ад'юванти сприяєподоланню імунологічної толерантності або підсилюють імунну відповідь нагангліозідние антигени (GM2, GD2, GD3). Виявлений високий рівень Т-клітинногоімунної відповіді при використанні кон'югатів Гемоціанін з муцином (MUC1). Вонитакож можуть застосовуватися в технології отримання дендритних вакцин. Проводятьсяклінічні дослідження протипухлинних вакцин з використанням цьогоад'юванта спільно з ідіотіпіческіе антитілами при В-клітинній лімфомі іантіідіотіпіческіх антитілами при колоректальной карциномі.
Висновок
Слід зазначити, що гемоглобін і Гемоціанін - це дужеважливий таксономічний ознака. Їх еволюція простежується протягом усьогофілогенетичного розвитку організмів. Так фрагменти генів Гемоціанін і йогоаналогів зараз з успіхом використовуються для уточнення таксономічнихсубодиниць, послідовності філогенетичної розвитку а такожприблизної оцінки часу дивергенції споріднених форм безхребетних. Гемоціанін- Дуже древній білок. Найбільш древній Гемоціанін мав 6-одиничну структуру. Впроцесі еволюції членистоногих (хеліцерових, павукоподібних) відбувалосяформування мультімеров (2 х 6, 4 х 6, 8 х 6-мірів - 540 - 420 мільйонів роківназад). До останнього часу вважалося, що Гемоціанін ракоподібних (Crustacea)і гексамерін комах (Insecta) має спільне походження, але гексамерінвтратив здатність зв'язувати мідь і перетворився на запасний білок (передбачалося,що комахи можуть обходитися без спеціального білка-транспортера кисню. Однак,недавно отримані дані показують, що в організмі деяких комахтаки може бути присутнім Гемоціанін. Причому виявлений Гемоціанін мав2-х суб'едінічние структуру (або 4 атоми міді в молекулі).
Літературні джерела
1.Використані ресурси Internet.
2..cathdb.info
3..maikonline.com
4. e-science. sources.ru
5. en. wikipedia.org
6. scop. protres.ru
7. humbio.ru/humbio
8.molbiol.ru/pictures та ін
