Металлопротеи́ны (металлопротеи́ды) — сложные белки, в молекулу которых прочно координированы один или несколько ионов металлов. Металл может входить в состав либо простетической группы (гем, молибденовый кофактор и др.), либо координироваться напрямую остатками аминокислот (чаще всего цистеином, гистидином, аспартатом, глутаматом).
Металлопротеины составляют примерно 30–40 % всех известных белков и выполняют ключевые функции: транспорт кислорода, катализ реакций, перенос электронов, хранение металлов, регуляция генов и защита от окислительного стресса.
Классификация Металлопротеины обычно классифицируют по типу содержащегося металла и типу координационной группы.
Металл Основные группы и примеры белков Железо (Fe) Гем-содержащие: гемоглобин, миоглобин, цитохромы, каталаза, пероксидаза Железо-серные кластеры: ферредоксины, комплекс I дыхательной цепи Негемовое железо: гемэритрин, рибонуклеотидредуктаза Медь (Cu) Гемоцианин (транспорт O₂ у моллюсков и ракообразных) Цитохром-c-оксидаза, церулоплазмин, супероксиддисмутаза Cu/Zn Цинк (Zn) Карбоангидраза, алкогольдегидрогеназа, цинковые пальцы (факторы транскрипции) Молибден (Mo) Молибденовый кофактор (Mo-co): ксантиноксидаза, нитратредуктаза, сульфитоксидаза Марганец (Mn) Фотосистема II (водоокисляющий комплекс), марганцевая супероксиддисмутаза Никель (Ni) Уреаза, гидрогеназы Кобальт (Co) Витамин B₁₂-зависимые ферменты (метилмалонил-КоА-мутаза, метионинсинтаза)
По биологической функции Транспорт и хранение кислорода: гемоглобин, миоглобин, гемоцианин, гемэритрин Перенос электронов: цитохромы, ферредоксины, голубые медьсодержащие белки Ферменты (металлоферменты): карбоангидраза, супероксиддисмутаза, нитрогеназа, уреаза Хранение и транспорт металлов: ферритин, трансферрин, металлотионеины Регуляция экспрессии генов: белки с «цинковыми пальцами»
Эволюционное разнообразие транспортных белков кислорода Одна и та же биологическая задача — обратимого связывания кислорода в разных группах животных решается с помощью разных металлов:
Железо в геме — гемоглобин и миоглобин у позвоночных и многих беспозвоночных → кровь красная. Медь — гемоцианин у большинства моллюсков и членистоногих (крабы, осьминоги, пауки и др.) → кровь синяя в оксигенированной форме. Негемовое железо' — гемэритрин у некоторых морских червей (сипункулид, приапулид, брахиопод) → кровь розово-фиолетовая.
Такое разнообразие демонстрирует конвергентную эволюцию транспортных систем кислорода на основе разных металлопротеинов.
Примечания
Литература Bertini I., Gray H.B., Stiefel E.I., Valentine J.S. Biological Inorganic Chemistry: Structure and Reactivity. — University Science Books, 2007. — 739 p. — ISBN 978-1-891389-43-6. Handbook of Metalloproteins / Eds. Albrecht Messerschmidt et al. — Wiley, 2001–2011. Lippard S.J., Berg J.M. Principles of Bioinorganic Chemistry''. — University Science Books, 1994.
Категория:Металлопротеины Категория:Бионеорганическая химия Категория:Белки по функции