Biometales en proteinas transportadoras y almacenadoras de O 2

1. Biometales en proteinas transportadoras y almacenadoras de O2 Roberto Cao Milan

2. Principales transportadores de O2 • Hemeritrina (Hr): presente en algunos anelidos no segmentados • Hemocianina (Hc): presente en algunos moluscos y artropodos • Hemoglobina (Hb): presente en la mayoria de los animales desde los insectos hasta los mamiferos.

3. Caracteristicas del centro activo • Hemocianina: su centro de coordinacion está formado por dos atomos de cobre unidos entre si y cada uno coordinados a otros tres residuos de histidina de la proteína • Hemeritrina: su centro activo esta formado por dos átomos de hierro unidos por un átomo de oxígeno y dos residuos acidos de aspargina y glutamina

4. Características del centro activo • Hemoglobina: Formado por un anillo porfirínico con un centro de Fe (II) que posee como quinto ligando un residuo de histidina (grupo Hemo)

5. Transporte y almacenamiento de O2 • Se produce por al coordinacion de O2 a los complejos de Fe (II) formando aductos.

6. Transporte y almacenamiento de O2

7. 0,4 A 2,04 A Mioglobina Cabe Fe II bajo spin Fe III bajo spin

8. Hypotesis de weis: al coordinarse el O2 al Fe II se produce la transferencia de carga, oxidandose a Fe III de menor radio que puede incluirse dentro del anillo porfirínico. • Pauling y Coryell: la coordinación mantiene el estado de oxidacion pero origina un transito de spin, formandose un complejo de bajo spin que reduce el tamaño del centro de hierro y puede incorporarse al anillo porfirínico

9. Cual es la importancia de el resto de la mioglobina • Bloquea la entrada de sustancias al centro porfirínico. El O2 solo puede entrar cuando la el residuo de histidina 64 se retire, y una vez coordinado se produce el enlace O-O- - - H-N-his64 que estabiliza la unión del O2 al mental.

10. Impide en cierta medida la entrada de CO a la protoporfirina Afinidad CO por el grupo Hemo = 25000 afinidad del O2 Mientras que con el grupo hemo es tan solo 250 veces • Impedimento esterico: para perimitir la linealidad del enlace Fe-CO la proteina debe desplazar los residuos de aminoacidos y por tanto consumir energia • Estudios mecanico cuanticos revelaron que la densidad de carga en el oxigeno terminal del ligando O2 es mayor que el del CO por lo que la interaccion O-O- -H-N-his64 se ve favorecida respecto a CO- -H-N-his64

11. La principal funcion de la globina es impedir oxidacion irreversible de la Mb-O2 o Hb-O2. Este proceso depende del pH: pH= 9 t1/2 = 3.3 dias pH= 7 t1/2 =11 horas pH= 5 t1/2 < 30 min MbFe(II)O2 + H2O + H+ MbFe(III)H2O + HO2 Puede ser reducida a MbFe(II)O2 + a travez de la metamioglobina reductasa

12. Mb+ O2 MbO2 Q = q. 1 - q [MbO2] . [Mb] + [MbO2] KP(O2)= [MbO2] . [Mb] [MbO2] K = Ecuacion de Hill

13. Hemoglobina • Formada por cuatro unidades parecidas a la miglobina, a1,a2,b2,b2; que se disponen en el espacio de manera simétrica en torno a un hueco central ocupados por moleculas de agua. • Cada subunidad esta unida a las otras por interacciones electrostáticas (puentes salinos) siendo las interacciones mas fuertes a1,b1 y a2,b2 respectivamente.

14. (2H+)Hb + O2 + 60 H2O [Hb(O2)4] + 2H+ La coordinacion de O2 se ve afectada por el pH (efecto Bohr), además de por la presencia de CO2 y H2C(PO42-)COO- (aloterismo heterogéneo).

15. q. 1 - q KPn(O2)= 2 < n < 3 Ecuacion de Hill La Hb no se comporta como 4 Mb independientes sino que se manifiestan cooperando

16. Hemoglobina Forma tensa (T) Forma relajada (R) Tiene una afinidad por O2 menor que la Mb (predomina la forma desoxi) Tiene una afinidad por O2 similar a la Mb La escasa afinidad de T por O2 se debe a impedimentos estericos

17. Provoca el giro de a1b1 de 15o respecto a a2b2 que representa una traslación de 0.8 A lo que afecta los puentes de hidrógenos y salinos Al coordinarse dos moléculas de O2 la Hb adopta la configuración R Se desprende H+ al medio.

18. El CO2 es secuestrado en forma de carbamatos R-NH2 + CO2 RN(H)COO- + H+