Hemocianin

A kulcslyuk , általánosan által szimbolizált Hc , egy légzőszervi pigment molekuláris családnak metalloproteinek tartalmazó réz működtethető, hogy a közlekedés a oxigén bizonyos állatokban , beleértve az ízeltlábúak ( rákok , pókok , tarisznyarákokból , néhány rovarok ) és puhatestűek ( kagylók , csigák , coleoids a különösen ). Ez tartalmaz két réz kationok Cu+ amelyek O 2 molekulához kötődnekreverzibilis módon azzal, hogy réz Cu 2+ lesz . Az oxigenizálás színváltozást okoz: a redukált , oxigénmentesített forma (Cu + kationokkal ) színtelen, míg az oxigénezett forma (Cu 2+ kationokkal ) általában kék oxihemocianinokat eredményez. Ellentétben a hemoglobin a vörös vérsejtek a gerincesek , kulcslyuk szabadon lebeg a hemolymph anélkül, hogy foglalt vérsejtek . A hemocianinok a hemoglobinok után a második legelterjedtebb oxigénhordozók az élőlények között. Ezeknek az állatoknak a kékes és nem vörös színű vérének eredete származik, a faj hemocianin típusától függően (kék-ibolya a Helix csigában , kék-zöld a polipokban, patkás rákok) vagy ízeltlábúak).

A felfedezés története

Ez volt a belga fiziológus Léon Fredericq aki kiemelte hemocianinhoz (ő volt az, aki javasolta a nevet, 1878-ban), a második az oxigén hordozó által használt élőlények munkája során a fiziológiája polip. .

Hemocianin szupercsalád

A ízeltlábú hemocianin szupercsalád áll fenol-oxidázok , hexamerines , pseudohemocyanins vagy cryptocyanins, és hexamerine receptorok .

• A fenol-oxidázok réz tartalmú tirozinázok . Részt vesznek az ízeltlábúak kutikulájának szklerotizációjában, a sebek gyógyulásában és az immunrendszerben. Előállítják proenzimekként, amelyek az N- terminális peptid hasításával aktiválódnak .
• A hexamerinek a rovarokban gyakori tárolási fehérjék. Ezeket a lárvák zsíros teste hozza létre, és a molthoz és a táplálkozási feltételekhez kapcsolódnak.
• A pszeudohemocianinok és a kriptocianinok szekvenciái szorosan kapcsolódnak a rákfélék hemocianinjához. Szerkezetük és működésük hasonló, de nincsenek rézkötő helyeik.

A megfigyelt változások a törzsfejlődés a hemocianin szupercsalád szorosan kapcsolódnak a megjelenése a különböző fehérjék különböző faj. E változások megértéséhez alaposan tanulmányozni kell az ízeltlábúak hemocianin-változásait.

Rézkationokat tartalmazó tartomány Alegység kulcslyuk polip mutatja a pár kationok a réz , jele Cu. Fehérje domén

Pfam	PF00372
InterPro	IPR000896
PROPITÁS	PDOC00184
SCOP	1lla
SZUPERCSALÁD	1lla

All-α domén Panulirus interruptus hemocyanin hexamer ( PDB  1HCY ) Fehérje domén

Pfam	PF03722
InterPro	IPR005204
PROPITÁS	PDOC00184
SCOP	1lla
SZUPERCSALÁD	1lla

Immunglobulin-szerű domén Keyhole Limulus polyphemus ( EKT-  1OXY ) Fehérje domén

Pfam	PF03723
InterPro	IPR005203
PROPITÁS	PDOC00184
SCOP	1lla
SZUPERCSALÁD	1lla

Felépítés és működés

Bár a hemocianin légzési funkciója hasonló a hemoglobinéval , molekuláris szerkezete és oxigénmegkötő mechanizmusa O 2jelentősen különböznek egymástól. Így, ha a hemoglobin használ prosztetikus csoportot hem tartalmazó kation a vas , kulcslyuk használ egy pár réz kationok közvetlenül koordinált mindegyike három maradék a hisztidin annak aktív helyén .

• Deoxihemocianin.
• Oxihemocianin.

A hemocianin oxigénhez való affinitása magasabb, mint a hemoglobiné, de oxigénhordozóként kifejtett általános hatékonysága a legtöbb esetben alacsonyabb, mint a hemoglobiné. Hideg környezetben azonban kiválóbb. A hemocianint oxigénhordozóként használó organizmusok közül tehát olyan hideg rákokat említünk, amelyek alacsony oxigén parciális nyomással rendelkeznek; vannak azonban olyan forró, oxigénes környezetben élő szárazföldi ízeltlábúak is , amelyek továbbra is hemocianint használnak, például skorpiók és pókok .

A hemocianin több alegységből áll, amelyek mindegyike tartalmaz egy pár rézkationt, amelyek képesek megkötődni egy oxigénmolekulához. Ezen alegységek mindegyike körülbelül 75  kDa tömegű . Általában homogének vagy heterogének kétféle alegységgel. A fajtól függően dimerekké vagy hexamerekké szerveződnek , ezek a dimerek és hexamerek viszont láncokká vagy klaszterekké szerveződnek, amelyek tömege meghaladhatja az 1500  kDa-t . Ezeknek a komplexeknek a nagyon nagy mérete miatt a hemocianin általában szabad a hemolimfában és nem található a vérsejtekben , ellentétben a hemoglobinnal.

A hexamerek az ízeltlábúakban jellemzőek a hemocianinra . Így az Eurypelma californicum tarantula négy hexamert vagy 24 alegységet tartalmaz, míg a gyors scutigeré egy chilopoda hat hexamert vagy 36 alegységet tartalmaz , a patkás ráké pedig nyolc hexamert és 48 alegységet tartalmaz. Egyszerű hexamereket találunk a homár Panulirus interruptusban és az óriás batynómban . Az alegységek rákfélékből kulcslyuk, hogy körülbelül 660  maradékokat az aminosavak , míg a chelicerates tartalmaznak 625.

A legtöbb hemocianin nem kooperatív módon kötődik az oxigénhez, és képes a hemoglobin által szállított oxigénmennyiség körülbelül negyedét hordozni. Azonban van egy kooperatív hatást néhány faj ízeltlábúak és tarisznyarákokból , a Hill-koefficiens  (in) között 1,6 Tachypleus gigas (a patkó rák a Japán ) és 3,0 vastagfarkú skorpió (a skorpió a Maghreb ), értékek Amelyek a kísérleti körülményektől is függenek; összehasonlításképpen: a hemoglobin Hill-együtthatója általában 3,0 körül mozog. A hemocianin ebben az esetben hexamer szerkezetű, mindegyik alegység oxigénkötő hellyel rendelkezik: az oxigénmolekula ezen alegységek egyikéhez való kötődése növeli az alegységek szomszédos egységeinek az oxigénhez való affinitását egy alloszterikus mechanizmus szerint . Ezek a vizsgálatok kimutatták, hogy a hexamerek tucatnyi hexamert tartalmazó nagyobb fehérjekomplexekké egyesülnek. Ezen tanulmányok egyike azt sugallja, hogy a kooperatív hatás függ e nagy elrendezésektől, így a kooperatív hatás továbbterjed a hexamerek között. Az oxigén hemocianinhoz való kötődési profilját befolyásolja az oldat ionerőssége és pH-ja .

Katalitikus aktivitás

Tirozináz Kulcsadatok

EK sz.	EC 1.14.18.1
CAS-szám	9002-10-2
Kofaktor (ok)	Réz

Enzimaktivitás

IUBMB	IUBMB bejegyzés
IntEnz	IntEnz nézet
BRENDA	BRENDA bejárat
KEGG	KEGG bemenet
MetaCyc	Metabolikus út
PRIAM	Profil
EKT	Szerkezetek
MEGY	AmiGO / EGO

A hemocianin homológ a fenol-oxidázokkal (például tirozinázzal ) abban az értelemben, hogy hasonló aktív helye van , pár rézkationot használva protetikus csoportként. Minden esetben a hemocianin-, tirozináz- és oxidáz-katekol (in) inaktív proenzimet előzőleg aktiválni kell az aminosavmaradék hasításával , amely elzárja az aktív helyre vezető csatorna bejáratát. A konformációs különbségek meghatározzák a katalitikus aktivitás típusát, amelyet valószínűleg elérhet a hemocianin. A hemocianin fenol-oxidáz aktivitással is rendelkezik, de azonban lassabban; a részleges denaturálás elősegíti ezt az enzimatikus aktivitást azáltal, hogy hozzáférést biztosít az aktív helyhez.  

Rákellenes hatás

A kulcslyuk Concholepas concholepas  (en) terápiás hatást mutat egerek hólyagrákjával szemben , amely kutatási tárgyként szolgál a húgyhólyag felszínes rákjának lehetséges kezelésére.

A Megathura crenulata hemocianinja , KLH néven ismert immunstimuláns, amely e puhatestű glikoproteinjeiből származik . In vitro beadva jelentős aktivitást mutat az emlőrák , a hasnyálmirigyrák és a prosztatarák sejtjeinek szaporodása ellen . Egy 2003-as tanulmány is érdeklődést keltett gyakorolt hatását illetően, kulcslyuk limpet ellen adenokarcinóma a Barrett .

Megjegyzések és hivatkozások

2. Jean Émile Courtois, Roland Perlès, a biológiai kémia precízise , Masson,1964, P.  206
3. Ha összetör egy rovart, az zöld hemolimfot áraszt, amely szín a zöld hemolimfa és a növényevő étrendből származó xantofilok sárga pigmentjeinek keverékéből származik. Vö (en) Dennis Holley, Általános Állattan. Az állatvilág vizsgálata , Kutya fülkiadó,2016, P.  399
4. Audrey Binet , "  Le énekelte bleu  " , az a Liège-i Egyetem honlapján (elérhető október 28, 2020 ) .
5. (in) Thorsten Burmester , "  Az ízeltlábúak hemocianin szupercsaládjának molekuláris evolúciója  " , Molecular Biology and Evolution , vol.  18, n o  2 2001. február, P.  184-195 ( PMID  11158377 , DOI  10.1093 / oxfordjournals.molbev.a003792 , online olvasás )
6. (in) NS Rannulu és T. Rodgers , "  Rézionok megoldása imidazollal: A Cu + (imidazol) x , x = 1-4 szerkezete és egymás utáni kötési energiái . Verseny az ionszolvatáció és a hidrogénkötés között  ” , Physical Chemistry Chemical Physics , vol.  7, N o  5, 2005. március 7, P.  1014-1025 ( PMID  19791394 , DOI  10.1039 / B418141G , Bibcode  2005PCCP .... 7.1014R , online olvasás )
7. (in) Michael Oellermann Bernhard Lieb, Hans-O PORTNER, Mr. Jayson Semmens és Felix C. Mark , "  Kék vér jégen: modulált vér oxigén szállítására Megkönnyíti hideg kompenzáció és eurythermy év antarktiszi Octopod  " , Frontiers in Zoológia (a ) , vol.  12,  2015. március 11, P.  6 ( PMID  25897316 , PMCID  4403823 , DOI  10.1186 / s12983-015-0097-x , online olvasás )
8. (in) Anneli Strobel, Marian YA Hu Magalena Gutowska A. Bernhard Lieb, Magnus Lucassen, Frank Melzner Hans O. Felix Pörtner és C. Mark : "  A hőmérséklet, a hiperkapnia és a fejlődés hatása a különböző hemocianin-izoformák relatív expressziójára a közös tintahal Sepia officinalis  ” , Journal of Experimental Zoology. A. rész, Ökológiai genetika és élettan , vol.  317, n o  december 8. o.  2012 ( PMID 22791630 , DOI 10.1002 / jez.1743 , online olvasás )   
9. (in) L. Waxman , "  Az ízeltlábúak és a puhatestűek hemocianinjainak szerkezete  " , Journal of Biological Chemistry , vol.  250, n o  10, 1975. május 25, P.  3796-3806 ( PMID  1126935 , online olvasás )
10. (a) Nobuo Makino , "  hemocianin a Tachypleus gigas . I. Oxigénkötő tulajdonságok  ” , Journal of Biochemistry , vol.  106, n o  3, 1989. szeptember, P.  418-422 ( PMID  2606894 , olvassa el online )
11. (a) Nobuo Makino , "  hemocianin a Tachypleus gigas . II. Az alegységek együttműködési interakciói  ” , Journal of Biochemistry , vol.  106, n o  3, 1989. szeptember, P.  423-429 ( PMID  2606895 , online olvasás )
12. (a) Jean Lamy Lamy Josette Joseph Bonaventura Bonaventura és Celia , "  Structure, funkció, és összeszerelés a rendszerben a skorpió hemocianin Androctonus australis  " , Biochemistry , Vol.  19, n o  13, 1980. június 24, P.  3033-3039 ( PMID  7397116 , DOI  10.1021 / bi00554a031 , online olvasás )
13. (in) Felix Haas és Ernst FJ van Bruggen , "  Az interhexamerikus kapcsolatok a négy-hexamer hemocianinban a Tarantula Eurypelma californicumból : Tentatív mechanizmus a kooperatív magatartáshoz  " , Journal of Molecular Biology , vol.  237, n o  4, 1994. április 7, P.  464-478 ( PMID  8151706 , DOI  10.1006 / jmbi.1994.1248 , online olvasás )
14. (a) Frank G. Perton Jaap J. Beintema és Heinz Decker , "  Influence of antitest kötődés oxigénatom kötődési viselkedésének California langusztarákok hemocianin  " , FEBS Letters , vol.  408, n o  2 1997. május 19, P.  124-126 ( PMID  9187351 , DOI  10.1016 / S0014-5793 (97) 00269-X , online olvasás )
15. (en) Heinz Decker és Felix Tuczek , „  A hemocianinok tirozináz / katekoloxidáz aktivitása: strukturális alapok és molekuláris mechanizmus  ” , Trends in Biochemical Sciences , vol.  25, n o  8, 2000. augusztus, P.  392-397 ( PMID  10916160 , DOI  10.1016 / S0968-0004 (00) 01602-9 , online olvasás )
16. (in) Heinz Decker, Thorsten Schweikardt, Dorothea Nillius Uwe Salzbrunn Elmar Jaenicke és Felix Tuczek : "  Hasonló enzimaktiválás és katalízis hemocianinokban és tirozinázban  " , Gene , Vol.  398, n csont  1-2, 2007. augusztus 15, P.  183-191 ( PMID  17566671 , DOI  10.1016 / j.gene.2007.02.051 , online olvasás )
17. (in) David W. McFadden, Dale R. Riggs, Barbara J. Jackson és Linda Vona-Davis , "  Keyhole limpet egy új immun stimuláns, ígéretes rákellenes aktivitást Barrett nyelőcső adenocarcinoma  " , The American Journal of Surgery , repülés .  186, N o  5, 2003. november, P.  552-555 ( PMID  14599624 , DOI  10.1016 / j.amjsurg.2003.08.002 , online olvasás )