Схема образования олигомерного белка

Между субъединицами в об­ласти контактирующих по­верхностей образуются десятки слабых связей (ионных, водо­родных, гидрофобных). Реже образуются дисульфидные свя­зи (в иммуноглобулинах и фак­торах комплемента)

Особенности строения и функционирования олигомерных белков на при­мере гем-содержащего белка - гемоглобина

У олигомерных белков появляются свойства, отсутствующие у мономерных белков. Формирование четвертичной структуры ведет к усложнению функции, появляется возможность регуляции этих функций. При взаимодействии одного из протомеров со специфическим лигандом происходят конформационные из­менения всего олигомерного белка и меняется сродство остальных протомеров к лигандам (при этом различные протомеры, входящие в состав олигомера, могут связывать разные лиганды).

Например, олигомерный белок гемоглобин, состоящий из четырех прото-меров - родственен миоглобину, глобулярному белку, состоящему из одной по­липептидной цепи. Вторичная и третичная структура этих белков имеет много общего, несмотря на различия в первичной структуре. Миоглобин и каждая субъединица гемоглобина содержат 8 альфа-спиральных участков, образующих гло­булу и связанных с небелковой частью - гемом, в центре которого находится железо Fe²⁺. Гидрофобные части гема окружены гидрофобными радикалами аминокислотных остатков, кроме Гис F8 и Гис Е7, располагающихся с двух сто­рон от плоскости гема.

Атом железа в геме образует 6 коордиционных связей, четыре из которых удерживают его в плоскости гема, а 5-я и 6-я перпендикулярны этой плоскости. Пятая связь образуется между Fe²⁺ и имидазольной группой гистидина Гис F8. Шестая связь в геме либо остается незамещенной (дезоксимиоглобин - НЬ), либо замещается кислородом (оксигемоглобин - НЬ0₂), либо другим лигандом, например, угарным газом (оксидом углерода) СО (карбоксигемоглобин). Гис-тидин Е7 создает условия для правильной ориентации и присоединения 0₂ к ге­моглобину и уменьшает сродство гема к СО.

Степень окисления железа не меняется в гемоглобине и миоглобине при связывании (оксигенация) или отщеплении (дезоксигенация) кислорода. Окис­ление Fe²⁺ до Fe³⁺ в геме носит случайный характер. Окисленная форма гемо­глобина, метгемоглобин (на него приходится 1-2%), не способна переносить

Миоглобин депонирует кислород в красных (высокоактивных) мышечных волокнах и освобождает его при интенсивной мышечной работе, после чего 0₂ используется для получения энергии, необходимой мышцам. Функции гемогло­бина многообразнее и сложнее. Главная функция гемоглобина - транспорт ки­слорода из легких в ткани, то есть связывание O₂ в легких и его диссоциация в капиллярах ткани. Четвертичная структура гемоглобина позволяет регулировать его сродство к О₂ в зависимости от потребностей тканей в кислороде. Вторая важная функция гемоглобина - перенос СО₂ и Н из периферических тканей в легкие. Гемоглобин состоит из четырех полипептидных цепей двух видов -2 альфа и 2 цепи - бэта, етта, гамма, или сигма, отличающихся аминокислотной последовательностью, но имеющих сходную конформацию.