Mioglobina

Modelo tridimensional da mioglobina
Mioglobina
Identificadores
Símbolo MB
Símbolos alt. PVALB
Entrez 4151
HUGO 6915
OMIM

160000

RefSeq NM_203377
UniProt PO2144
Outros datos
Locus Cr. 22 q12.2-ter

A mioglobina é unha proteína que contén un grupo hemo con ferro, que se une ao oxíxeno, e que se encontra no tecido muscular de vertebrados e en case todos os mamíferos. Está moi relacionada coa hemoglobina dos glóbulos vermellos, aínda que esta é tetramérica (ten catro cadeas) e a mioglobina só ten unha cadea. A mioglobina está normalmente encerrada nos músculos e só aparece na circulación sanguínea se houbo algunha lesión muscular, polo que isto pode servir como un signo diagnóstico. [1] Nos humanos a mioglobina está codificada no xene MB do cromosoma 22.[2]

A mioglobina é o principal pigmento transportador de oxíxeno nos tecidos musculares.[3] As altas concentracións de mioglobina na célula muscular permítenlle a moitos organismos manterse sen respirar durante períodos maiores de tempo, o cal é especialmente notable en animais mergulladores como as baleas e focas que teñen músculos cunha grande concentración de mioglobina.[1] A mioglobina encóntrase nos músculos de tipo I, tipo II A e tipo II B, pero a maioría dos textos consideran que non se encontra nos músculos lisos.

A mioglobina foi a primeira proteína da que se obtivo a estrutura tridimensional por cristalografía de raios X,[4] grazas aos traballos realizados por John Kendrew e asociados en 1958.[5] Por este descubrimento, John Kendrew compartiu en 1962 o Premio Nobel de Química con Max Perutz.[6] A súa estrutura terciaria é compacta e case esférica con pregamento de globina.

Malia ser unha das proteínas máis estudadas, a súa función fisiolóxica en detalle non foi establecida de forma concluínte: os ratos modificados xeneticamente que carecen de mioglobina son viables, pero mostran unha redución do 30% no volume de sangue que bombea o corazón durante a súa contracción. Eses ratos adáptanse a esa deficiencia por medio de reaccións á subministración insuficiente de oxíxeno (hipoxia) como a vasodilatación.[7]

Cor da carne

A mioglobina contén un grupo hemo, pigmento responsable da cor da carne vermella. A cor que ten a carne está en parte determinada polo grao de oxidación da mioglobina. Na carne fresca crúa o átomo de ferro está en estado ferroso unido a unha molécula de dioxíxeno (O2). A carne cociñada suficientemente é castaña porque o átomo de ferro está agora en estado de oxidación férrico (+3), ao perder un electrón. Se a carne foi exposta a nitritos, permanece rosa porque o ferro está unido ao óxido nítrico (NO), como nos xamóns curados. As carnes á grella poden adquirir tons rosa orixinados pola unión do ferro a unha molécula de monóxido de carbono.[8] A carne crúa empaquetada nunha atmosfera de monóxido de carbono tamén mostra este mesmo fenómeno, e a súa superficie tamén mostra cor rosa, que é unha cor inducida artificialmente que pode persistir ata un ano.[9][10]

Papel en enfermidades

A mioglobina libérase dos músculos lesionados (rabdomiólise), que teñen unha concentración moi alta de mioglobina. A mioglobina liberada é filtrada polos riles pero é tóxica para o epitelio tubular renal e pode orixinar unha insuficiencia renal aguda.[11] En realidade, non é a mioglobina a que é tóxica de seu (é só unha protoxina) senón a porción ferrihemato (hemo + ferro) que se disocia da mioglobina en ambientes ácidos (por exemplo, urina ácida, lisosomas).

A mioglobina é un marcador sensible que indica lesión muscular, polo que é un marcador potencial para o infarto de miocardio en pacientes con dor torácica.[12] Non obstante, un nivel elevado de mioglobina en sangue ten unha baixa especificidade para o infarto agudo de miocardio e deben terse en conta na diagnose outros signos como a CK-MB, cTnT, ECG, e outros signos clínicos.

Estrutura e enlaces

Descrición do orbital molecular da interacción Fe-O2 da mioglobina.[13]

A mioglobina pertence á superfamilia das proteínas globinas, e como as outras globinas consta de oito hélices alfa conectadas por bucles (pregamento de globina). A mioglobina humana contén 154 aminoácidos.[14]

A mioglobina contén un anel porfirínico hemo cun ión ferro no seu centro. Un grupo histidina proximal (His-94) está unido directamente ao ferro, e outro residuo de histidina distal (His-65) está cerca na cara oposta.[14] O imidazol distal da cadea lateral da histidina non está enlazado ao ferro senón que está dispoñible para interaccionar co substrato O2. Esta interacción favorece a unión do O2, pero non a de monóxido de carbono (CO), o cal a pesar de todo se une cunha forza 240 veces maior que o O2.

A unión do O2 causa un cambio estrutural substancial no centro de Fe, que encolle o seu raio e móvese ao centro do peto N4. A unión do O2 induce o "acoplamento de spin": a forma ferrosa desoxi do ferro con coordinación cinco ten un spin alto e a forma oxi con coordinación seis é de spin baixo e diamagnética.

Análogos sintéticos

Sintetizáronse moitos modelos de mioglobina como parte do grande interese que espertaron os complexos de dioxíxeno e metal de transición. Un exemplo moi coñecido é a porfirina de valado de estacas, que consiste nun complexo ferroso dun derivado estericamente masivo de tetrafenilporfirina.[15] En presenza dun ligando imidazol, este complexo ferroso únese reversiblemente ao O2. O substrato O2 adopta unha xeometría curvada, ocupando a sesta posición do centro de ferro. Unha propiedade chave deste modelo é a formación lenta do dímero μ-oxo, o cal é un estado diférrico inactivo. Na natureza, estas vías de desactivación están suprimidas pola matriz proteica que impide que haxa unha aproximación moi estreita das ensamblaxes Fe-porfirina.[16]

Un complexo de Fe porfirina de valado de estacas, cos sitios de coordinación axial ocupados por metilimidazol (verde) e dioxíxeno. Os grupos R flanquean o sitio de unión do O2.

Notas

  1. ↑ 1,0 1,1 Nelson DL, Cox MM (2000). Lehninger Principles of Biochemistry (3rd ed.). New York: Worth Publishers. p. 206. ISBN 0-7167-6203-X. 
  2. ↑ Akaboshi E (1985). "Cloning of the human myoglobin gene". Gene 33 (3): 241–9. PMID 2989088. doi:10.1016/0378-1119(85)90231-8. 
  3. ↑ Ordway GA, Garry DJ (September 2004). "Myoglobin: an essential hemoprotein in striated muscle". J. Exp. Biol. 207 (Pt 20): 3441–6. PMID 15339940. doi:10.1242/jeb.01172. 
  4. ↑ (U.S.) National Science Foundation: Protein Data Bank Chronology (Jan. 21, 2004). Retrieved 3.17.2010
  5. ↑ Kendrew JC, Bodo G, Dintzis HM, Parrish RG, Wyckoff H, Phillips DC (1958). "A Three-Dimensional Model of the Myoglobin Molecule Obtained by X-Ray Analysis". Nature 181 (4610): 662–6. Bibcode:1958Natur.181..662K. PMID 13517261. doi:10.1038/181662a0. 
  6. ↑ "The Nobel Prize in Chemistry 1962". Arquivado dende o orixinal o 11 de outubro de 2008. Consultado o 28 de marzo de 2014. 
  7. ↑ Mammen PP, Kanatous SB, Yuhanna IS, Shaul PW, Garry MG, Balaban RS, Garry DJ (2003). "Hypoxia-induced left ventricular dysfunction in myoglobin-deficient mice". American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology 285 (5): H2132–41. PMID 12881221. doi:10.1152/ajpheart.00147.2003. 
  8. ↑ McGee H (2004). On Food and Cooking: The Science and Lore of the Kitchen. New York: Scribner. p. 148. ISBN 0-684-80001-2. 
  9. ↑ Fraqueza MJ, Barreto AS (September 2011). "Gas mixtures approach to improve turkey meat shelf life under modified atmosphere packaging: the effect of carbon monoxide". Poult. Sci. 90 (9): 2076–84. PMID 21844276. doi:10.3382/ps.2011-01366. 
  10. ↑ Associated Press (2007-10-30). "Meat companies defend use of carbon monoxide". Business. Minneapolis Star Tribune. Arquivado dende o orixinal o 25 de decembro de 2013. Consultado o 28 de marzo de 2014. 
  11. ↑ Naka T, Jones D, Baldwin I, Fealy N, Bates S, Goehl H, Morgera S, Neumayer HH, Bellomo R (April 2005). "Myoglobin clearance by super high-flux hemofiltration in a case of severe rhabdomyolysis: a case report". Crit Care 9 (2): R90–5. PMC 1175920. PMID 15774055. doi:10.1186/cc3034. 
  12. ↑ Weber M, Rau M, Madlener K, Elsaesser A, Bankovic D, Mitrovic V, Hamm C (November 2005). "Diagnostic utility of new immunoassays for the cardiac markers cTnI, myoglobin and CK-MB mass". Clin. Biochem. 38 (11): 1027–30. PMID 16125162. doi:10.1016/j.clinbiochem.2005.07.011. 
  13. ↑ Drago RS (1980). "Free radical reactions of transition metal systems". Coordination Chemistry Reviews 32 (2): 97–110. doi:10.1016/S0010-8545(00)80372-0. 
  14. ↑ 14,0 14,1 UniProt: P02144
  15. ↑ Collman JP, Brauman JI, Halbert TR, Suslick KS (October 1976). "Nature of O2 and CO binding to metalloporphyrins and heme proteins". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 73 (10): 3333–7. Bibcode:1976PNAS...73.3333C. PMC 431107. PMID 1068445. doi:10.1073/pnas.73.10.3333. 
  16. ↑ Lippard SJ, Berg JM (1994). Principles of Bioinorganic Chemistry. Mill Valley, CA: University Science Books. ISBN 0-935702-73-3. 

Véxase tamén

Bibliografía

  • Collman JP, Boulatov R, Sunderland CJ, Fu L (February 2004). "Functional analogues of cytochrome c oxidase, myoglobin, and hemoglobin". Chem. Rev. 104 (2): 561–88. PMID 14871135. doi:10.1021/cr0206059. 
  • Reeder BJ, Svistunenko DA, Cooper CE, Wilson MT (December 2004). "The radical and redox chemistry of myoglobin and hemoglobin: from in vitro studies to human pathology". Antioxid. Redox Signal. 6 (6): 954–66. PMID 15548893. doi:10.1089/ars.2004.6.954. 
  • Schlieper G, Kim JH, Molojavyi A, Jacoby C, Laussmann T, Flögel U, Gödecke A, Schrader J (April 2004). "Adaptation of the myoglobin knockout mouse to hypoxic stress". Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 286 (4): R786–92. PMID 14656764. doi:10.1152/ajpregu.00043.2003. 
  • Takano T (1977). "Structure of myoglobin refined at 2.0 Å resolution. II. Structure of deoxymyoglobin from sperm whale". J. Mol. Biol. 110 (3): 569–584. PMID 845960. doi:10.1016/S0022-2836(77)80112-5. 
  • Roy A, Sen S, Chakraborti AS (February 2004). "In vitro nonenzymatic glycation enhances the role of myoglobin as a source of oxidative stress". Free Radic. Res. 38 (2): 139–46. PMID 15104207. doi:10.1080/10715160310001638038. 
  • Stewart JM, Blakely JA, Karpowicz PA, Kalanxhi E, Thatcher BJ, Martin BM (March 2004). "Unusually weak oxygen binding, physical properties, partial sequence, autoxidation rate and a potential phosphorylation site of beluga whale (Delphinapterus leucas) myoglobin". Comp. Biochem. Physiol. B, Biochem. Mol. Biol. 137 (3): 401–12. PMID 15050527. doi:10.1016/j.cbpc.2004.01.007. 
  • Wu G, Wainwright LM, Poole RK (2003). "Microbial globins". Adv. Microb. Physiol. Advances in Microbial Physiology 47: 255–310. ISBN 9780120277476. PMID 14560666. doi:10.1016/S0065-2911(03)47005-7. 

Outros artigos

Ligazóns externas