運鐵蛋白與儲鐵蛋

關(guān)于運鐵蛋白與儲鐵蛋第1頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六運鐵蛋白(TF)的分類：血清運鐵蛋白(Serumtransferrin)乳鐵蛋白(lactoferrin,LF)黑素運鐵蛋白伴清蛋白第2頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六以乳鐵蛋白(LF)為例說明：人乳鐵蛋白分子的三維結(jié)構(gòu)圖第3頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六Baker等用X射線分析法得出了人LF的完整晶體結(jié)構(gòu)，即兩個結(jié)構(gòu)基本相同的葉——N-葉和C-葉，中間由一段螺旋肽鏈(A圖c處)連接。每個葉片形成兩個相似的結(jié)構(gòu)域，其中N端——N1，N2，C端——C1,C2，且兩結(jié)構(gòu)域間存在一狹縫以結(jié)合Fe+3。因此每個LF分子可結(jié)合兩個Fe+3。第4頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六運鐵蛋白與金屬離子結(jié)合

兩個Fe3+均與兩個酪氨酸(Tyr)中的酚羥基氧，天冬氨酸(Asp)中的羧基氧，組氨酸(His)中的咪唑氮，以及CO32-中的兩個氧配位，形成畸變八面體構(gòu)型。第5頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六運鐵蛋白的構(gòu)象變化底物（Fe3+）和半陰離子（CO32-）對人運蛋白N葉片構(gòu)象變化的影響第6頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六X射線分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e3+結(jié)合LF之后會引起LF的構(gòu)象發(fā)生變化，即Fe3+結(jié)合到LF的裂縫內(nèi)部之后，相應的兩結(jié)構(gòu)域閉合，使得LF分子結(jié)構(gòu)更加緊密。這種構(gòu)象的變化，解釋了鐵飽和的LF分子（Fe-LF)比脫鐵的LF分子（Apo-LF)更不易于變性和水解的原因。第7頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六運鐵蛋白的功能：通過結(jié)合，輸運，解離來控制Fe+3在體液中的含量，從而避免Fe+3的沉降，進而維持Fe+3的可利用性。運鐵蛋白與Fe+3緊密結(jié)合可阻止Fe+3對自由基形成的催化作用，起到抗毒作用。運鐵蛋白與Fe+3緊密結(jié)合可阻止細菌與Fe+3的結(jié)合，起到抗菌的作用。第8頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六Fe3+釋放動力學機理：

雙鐵運鐵蛋白Fe3+脫除的過程如下

Tf-FeNFeC-Tf-FeNapoTfTf-FeC

k1Ck2Ck1Nk2N實驗測得的反應速率常數(shù)K1N=K2N=KN

K1C=K2C=KC第9頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六儲鐵蛋白(ferritin)是一種球狀蛋白，包含24個亞基，是原核生物與真核生物最主要儲存鐵離子的蛋白質(zhì)，主要功能是讓鐵離子的儲存維持在可溶而且對細胞無害的狀態(tài)。沒有與鐵離子的儲鐵蛋白稱為原儲鐵蛋白

(apoferritin)。第10頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六

八個三重軸通道由親水性殘基（Asp,Glu,His,Tyr）排列而成，即親水性通道，六個四重軸通道由多個親脂性Leu殘基，即疏水性通道。早期研究：人心肌細胞儲鐵蛋白的亞基記為H亞基，人肝細胞儲鐵蛋白的亞基記為L亞基。第11頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六親水性通道第12頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六親水性通道Fe(II)isprobablynotaccompaniedbyallsixwatermoleculesofthehydratedcomplexasitpassesthroughthechannel,becausethisentirecomplexwouldbetoolargetofitthroughthechannel.Mostlikely,Fe(II)iscoordinatedtosomewatermoleculesandtosomepolarsidechainsliningthechannelasitpassesfromtheinsidetotheoutsideoftheferritinshell.Onceoutsidetheshell,theFe(II)thenregainsthesixwatermoleculesandisagainsolvatedasFe(H2O)62+.第13頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六疏水性通道第14頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六疏水性通道Thesidechainofleucinecontainsonlycarbonandhydrogenatoms,whichhavesimilarelectronegativities.Hence,thefour-foldchannelisconsideredtobenonpolar.sothischanneldoesnotinteractfavorablywiththeFe2+ion,andFe2+doesnotleavetheferritinshellthroughthesechannels.Rather,itisthoughtthatthesechannelsfunctionasthesiteofelectrontransfer,wherebytheFe(III)intheminerallatticeisreducedtoFe(II).However,themechanismofthiselectrontransferisnotwellunderstood.第15頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六儲鐵蛋白的主要功能是鐵的儲備，即機體或細胞鐵過剩時可吸收，而缺少時又釋放。鐵是如何積聚于儲鐵蛋白，鐵又如何從儲鐵蛋白中釋放出來呢？第16頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六研究表明：當處于低鐵（Fe/protein<50）時，發(fā)生如下反應：2Fe2++O2+4H2O2FeOOHcore+H2O2+4H+當處于高鐵（Fe/protein>200）時，發(fā)生如下反應：4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O氧化反應4Fe3++8H2O4FeOOHcore+12H+水解反應第17頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六L亞基作用：鐵核的形成H亞基作用：Fe2+結(jié)合與氧化儲鐵蛋白H亞基的亞鐵氧化酶活性部位第18頁，共20頁，2023年，2月20日，星期六H亞基的亞鐵氧化酶催化Fe2+氧化反應：2Fe2++O2+3H2O［Fe2O(OH)2］2++H2O2+H+［Fe2O(OH)2］2++H