Металопротеї́ни (застаріла назва — металопротеї́ди) — складні білки, у молекулі яких міцно координаційно зв’язані один або кілька іонів металів. Метал може входити до складу простетичної групи (наприклад, гем, молібденовий кофактор, залізо-сірчані кластери) або безпосередньо координуватися боковими ланцюгами амінокислот (гістидин, цистеїн, аспартат, глутамат тощо).
За сучасними оцінками металопротеїни становлять приблизно 30–40 % усіх відомих білків і виконують ключові функції: транспорт кисню, каталіз реакцій, перенесення електронів, зберігання металів, регуляцію експресії генів та захист від окисного стресу.
Класифікація за металом
Метал Основні групи та найвідоміші приклади Залізо (Fe) • Гем-вмісні: гемоглобін, міоглобін, цитохроми, каталаза, пероксидаза • Залізо-сірчані кластери: ферредоксини, комплекс I та II дихального ланцюга • Негемове залізо: гемеритрин, рибонуклеотидредуктаза Мідь (Cu) • Гемоціанін (транспорт O₂ у молюсків і ракоподібних) • Цитохром-c-оксидаза, церулоплазмін, супероксиддисмутаза Cu/Zn Цинк (Zn) • Карбоангідраза, алкогольдегідрогеназа, «цинкові пальці» (фактори транскрипції) Молібден (Mo) • Молібденовий кофактор (Mo-co): ксантиноксидаза, нітратредуктаза, сульфітоксидаза Марганець (Mn) • Водовідщеплювальний комплекс фотосистеми II, марганцева супероксиддисмутаза Нікол (Ni) • Уреаза, деякі гідрогенази Кобальт (Co) • Вітамін B₁₂-залежні ферменти (метилмалонил-КоА-мутаза, метіонінсинтаза)
За біологічною функцією Транспорт і зберігання кисню: гемоглобін, міоглобін, гемоціанін, гемеритрин Перенесення електронів: цитохроми, ферредоксини, «блакитні» мідьвмісні білки Ферменти (металоферменти): карбоангідраза, супероксиддисмутаза, нітрогеназа, уреаза Зберігання й транспорт іонів металів: феритин, трансферин, металотіонеїни Регуляція експресії генів: білки з «цинковими пальцями»
Еволюційне розмаїття транспортних білків кисню Одна й та сама задача — оборотне зв’язування кисню — у різних груп тварин вирішується за допомогою різних металів:
Залізо в гемі → гемоглобін і міоглобін у хребетних та багатьох безхребетних → кров червона. Мідь → гемоціанін у більшості молюсків та ракоподібних]] (восьминоги, кальмари, краби, павуки тощо) → кров синя в оксигенованій формі. Негемове залізо → гемеритрин у деяких морських безхребетних (сипункуліди, брахіоподи, приапуліди) → кров рожево-фіолетова.
Це яскравий приклад конвергентної еволюції систем транспорту кисню.
Література Bertini I., Gray H.B., Stiefel E.I., Valentine J.S. Biological Inorganic Chemistry: Structure and Reactivity. — University Science Books, 2007. — 739 с. — ISBN 978-1-891389-43-6. Handbook of Metalloproteins / Ed. Albrecht Messerschmidt. — Wiley, 2001–2011. Lippard S.J., Berg J.M. Principles of Bioinorganic Chemistry. — University Science Books, 1994.