Hemeritrina

Complejo Trimeric Hemerythrin Protein (Complejo Trimeric Hemerythrin Protein)PDB: 1HMO)

Hemerythrin (también escrito haemerythrin; griego antiguo: αἷμα, romanizado: haîma, lit. 'sangre', antiguo Griego: ἐρυθρός, romanizado: erythrós, lit. 'red') es una proteína oligomérica responsable del transporte de oxígeno (O₂) en los filos de invertebrados marinos de sipuncúlidos, priapúlidos, braquiópodos y en un solo género de gusanos anélidos, Magelona. La miohemeritrina es una proteína monomérica fijadora de O₂ que se encuentra en los músculos de los invertebrados marinos. La hemeritrina y la miohemeritrina son esencialmente incoloras cuando se desoxigenan, pero se vuelven de color rosa violeta en el estado oxigenado.

La hemeritrina no contiene, como sugiere su nombre, un grupo hemo. Los nombres de los transportadores de oxígeno en la sangre, hemoglobina, hemocianina, hemeritrina, no se refieren al grupo hemo (que solo se encuentra en las globinas), sino que estos nombres se derivan de la palabra griega para sangre. La hemeritrina también puede contribuir a la inmunidad innata y la regeneración del tejido anterior en ciertos gusanos.

Mecanismo de unión de O2

El mecanismo de unión del dioxígeno es inusual. La mayoría de los transportadores de O₂ funcionan a través de la formación de complejos de dioxígeno, pero la hemeritrina retiene el O₂ como un hidroperóxido (HO₂, o -OOH⁻). El sitio que se une a O₂ consta de un par de centros de hierro. Los átomos de hierro se unen a la proteína a través de las cadenas laterales de carboxilato de un glutamato y aspartatos, así como a través de cinco residuos de histidina. La hemeritrina y la miohemeritrina a menudo se describen según los estados de oxidación y ligadura del centro de hierro:

La absorción de O₂ por la hemeritrina se acompaña de una oxidación de dos electrones del centro diferroso para producir un complejo de hidroperóxido (OOH⁻). La unión de O₂ se describe aproximadamente en este diagrama:

Sitio activo de hemeritrina antes y después de la oxigenación.

La desoxihemeritrina contiene dos iones ferrosos de alto espín unidos por un grupo hidroxilo (A). Un hierro es hexacoordinado y otro pentacoordinado. Un grupo hidroxilo sirve como ligando puente pero también funciona como donador de protones para el sustrato O₂. Esta transferencia de protones da como resultado la formación de un puente de un solo átomo de oxígeno (μ-oxo) en oxi- y metermitrina. O₂ se une al centro pentacoordinado Fe²⁺ en el sitio de coordinación vacante (B). Luego, los electrones se transfieren desde los iones ferrosos para generar el centro férrico binuclear (Fe³⁺,Fe³⁺) con peróxido unido (C).

Estructura cuaternaria y cooperatividad

Hemerythrin homooctamer con un monomer único resaltado en amarillo. PDB: 1HMO

La hemeritrina normalmente existe como un homooctámero o heterooctámero compuesto por subunidades de tipo α y β de 13 a 14 kDa cada una, aunque algunas especies tienen hemeritrinas diméricas, triméricas y tetrámeras. Cada subunidad tiene un pliegue de cuatro hélices α que se une a un centro de hierro binuclear. Debido a su tamaño, la hemeritrina generalmente se encuentra en células o "corpúsculos" en la sangre en lugar de flotar libremente.

A diferencia de la hemoglobina, la mayoría de las hemeritrinas carecen de unión cooperativa al oxígeno, lo que las hace aproximadamente 1/4 tan eficientes como la hemoglobina. Sin embargo, en algunos braquiópodos, la hemeritrina muestra una unión cooperativa de O₂. La unión cooperativa se logra mediante interacciones entre subunidades: la oxigenación de una subunidad aumenta la afinidad de una segunda unidad por el oxígeno.

La afinidad de la hemeritrina por el monóxido de carbono (CO) es en realidad más baja que su afinidad por el O₂, a diferencia de la hemoglobina, que tiene una afinidad muy alta por el CO. La baja afinidad de la hemeritrina por el envenenamiento por CO refleja el papel de los enlaces de hidrógeno en la unión de O₂, un modo de ruta que es incompatible con los complejos de CO que generalmente no participan en los enlaces de hidrógeno.

Dominio de unión a cationes hemeritrina/HHE

El dominio de unión a cationes hemeritrina/HHE se presenta como un dominio duplicado en hemeritrinas, miohemeritrinas y proteínas relacionadas. Este dominio se une al hierro en la hemeritrina, pero puede unirse a otros metales en proteínas relacionadas, como el cadmio en la hemeritrina Nereis diversicolor. También se encuentra en la proteína NorA de Cupriavidus necator, esta proteína es un regulador de la respuesta al óxido nítrico, lo que sugiere una configuración diferente para sus ligandos metálicos. Una proteína de Cryptococcus neoformans (Filobasidiella neoformans) que contiene dominios de unión a cationes de hemeritrina/HHE también participa en la respuesta al óxido nítrico. Se ha observado que una proteína de Staphylococcus aureus que contiene este dominio, la proteína de reparación de grupos de hierro y azufre ScdA, es importante cuando el organismo cambia a vivir en ambientes con bajas concentraciones de oxígeno; tal vez esta proteína actúe como un almacén de oxígeno o un eliminador.

Las proteínas hemeritrina/HHE (H-HxxxE-HxxxH-HxxxxD) que se encuentran en las bacterias están implicadas en la transducción de señales y la quimiotaxis. Los relacionados más lejanamente incluyen las proteínas H-HxxxE-H-HxxxE (incluida la ligasa E3) y las proteínas de la caja F animal (H-HExxE-H-HxxxE).