Globina
| Familia de las globinas (familia M) | |||||||||
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 La estructura de la desoxihemoglobina Rothschild 37 beta Trp----Arg: una mutación que crea un sitio de unión de cloruro entre subunidades. [1] | |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Globina | ||||||||
| Pfam | PF00042 | ||||||||
| Clan Pfam | CL0090 | ||||||||
| ECOD | 106.1.1 | ||||||||
| Interprofesional | IPR000971 | ||||||||
| PROSITIO | PS01033 | ||||||||
| SCOP2 | 1hba / ALCANCE / SUPFAM | ||||||||
| Diligenciamiento de conflictos | cd01040 | ||||||||
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| Globina de tipo bacteriano (familia T) | |||||||||
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 Estructura cristalina de la hemoglobina n "truncada" (hbn) de Mycobacterium tuberculosis, impregnada con átomos de xe | |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Bacterioglobina | ||||||||
| Pfam | PF01152 | ||||||||
| Clan Pfam | CL0090 | ||||||||
| Interprofesional | IPR001486 | ||||||||
| PROSITIO | PDOC00933 | ||||||||
| SCOP2 | 1dlw / ALCANCE / SUPFAM | ||||||||
| Diligenciamiento de conflictos | cd14756 | ||||||||
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| Protoglobina (familia S) | |||||||||
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| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Protoglobin | ||||||||
| Pfam | PF11563 | ||||||||
| Clan Pfam | CL0090 | ||||||||
| Interprofesional | IPR012102 | ||||||||
| Diligenciamiento de conflictos | cd01068 | ||||||||
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Las globinas son una superfamilia de proteínas globulares que contienen hemo , involucradas en la unión y/o transporte de oxígeno . Todas estas proteínas incorporan el pliegue de globina, una serie de ocho segmentos helicoidales alfa . Dos miembros destacados son la mioglobina y la hemoglobina . Ambas proteínas se unen reversiblemente al oxígeno a través de un grupo prostético hemo . Están ampliamente distribuidas en muchos organismos . [2]
Estructura
Los miembros de la superfamilia de la globina comparten un pliegue tridimensional común . [3] Este "pliegue de globina" normalmente consta de ocho hélices alfa , aunque algunas proteínas tienen extensiones de hélice adicionales en sus extremos. [4] Dado que el pliegue de globina contiene solo hélices, se clasifica como un pliegue de proteína completamente alfa .
El pliegue de globina se encuentra en las familias de globinas homónimas , así como en las ficocianinas . El pliegue de globina fue, por tanto, el primer pliegue proteico descubierto (la mioglobina fue la primera proteína cuya estructura se descubrió).
Embalaje en hélice
Las ocho hélices del núcleo del pliegue de globina comparten una estructura no local significativa, a diferencia de otros motivos estructurales en los que los aminoácidos cercanos entre sí en la secuencia primaria también están cercanos en el espacio. Las hélices se empaquetan juntas en un ángulo promedio de aproximadamente 50 grados, significativamente más pronunciado que otros empaquetamientos helicoidales como el haz de hélices . El ángulo exacto del empaquetamiento de la hélice depende de la secuencia de la proteína, porque el empaquetamiento está mediado por las interacciones estéricas e hidrofóbicas de las cadenas laterales de aminoácidos cerca de las interfaces de la hélice.
Evolución
Las globinas evolucionaron a partir de un ancestro común y se pueden dividir en tres linajes: [5] [6]
- Familia M (similar a la mioglobina) o F (similar a la FHb), [7] que tiene un pliegue típico de 3/3.
- Subfamilia FHb, para flavohemoglobinas. Quimérico .
- Subfamilia SDgb, para globinas de dominio único (no debe confundirse con SSDgb).
- Familia S (de tipo sensor), nuevamente con un pliegue 3/3.
- Subfamilia GCS, para sensores acoplados a globina. Quimérico.
- Subfamilia PGb, para protoglobinas. Dominio único.
- Subfamilia SSDgb, para globinas de dominio único con sensores.
- Familia T (por truncado), con un pliegue 2/2 [8] Todas las subfamilias pueden ser quiméricas, de dominio único o ligadas en tándem. [7]
- Subfamilia TrHb1 (también T1 o N).
- Subfamilia TrHb2 (también T2 u O). Incluye fitoglobinas 2/2 .
- Subfamilia TrHb3 (también T3 o P).
La familia de globinas M/F está ausente en las arqueas . Los eucariotas carecen de globinas de las subfamilias GCS, Pgb y T3. [7]
Se sabe que en los vertebrados existen ocho globinas: androglobina (Adgb), citoglobina (Cygb), globina E (GbE, de bird eye), globina X (GbX, que no se encuentra en mamíferos ni aves), globina Y (GbY, de algunos mamíferos), hemoglobina (Hb), mioglobina (Mb) y neuroglobina (Ngb). [7] Todos estos tipos evolucionaron a partir de un único gen de globina de la familia F/M [7] que se encuentra en animales basales. [9] El gen único también ha inventado una "hemoglobina" transportadora de oxígeno varias veces en otros grupos de animales. [10] Pueden coexistir varias hemoglobinas funcionalmente diferentes en la misma especie .
Conservación de secuencias
Aunque el pliegue de la superfamilia de las globinas está altamente conservado evolutivamente , las secuencias que forman el pliegue pueden tener una identidad de secuencia tan baja como el 16%. Si bien la especificidad de la secuencia del pliegue no es estricta, el núcleo hidrofóbico de la proteína debe mantenerse y deben evitarse las manchas hidrofóbicas en la superficie expuesta al solvente, generalmente hidrofílica, para que la estructura permanezca estable y soluble . La mutación más famosa en el pliegue de la globina es un cambio de glutamato a valina en una cadena de la molécula de hemoglobina. Esta mutación crea una "mancha hidrofóbica" en la superficie de la proteína que promueve la agregación intermolecular, el evento molecular que da lugar a la [anemia de células falciformes].
Subfamilias
- Leghemoglobina InterPro : IPR001032
- Mioglobina InterPro : IPR002335
- Eritrocruorina InterPro : IPR002336
- Hemoglobina beta InterPro : IPR002337
- Hemoglobina alfa InterPro : IPR002338
- Mioglobina, tipo trematodo InterPro : IPR011406
- Globina, nematodo InterPro : IPR012085
- Globina, tipo lamprea/mixina InterPro : IPR013314
- Globina, tipo anélido InterPro : IPR013316
- Hemoglobina extracelular InterPro : IPR014610
Ejemplos
Los genes humanos que codifican las proteínas globina incluyen:
Las globinas incluyen:
- Hemoglobina (Hb)
- Mioglobina (Mb)
- Neuroglobina : una hemoproteína similar a la mioglobina expresada en el cerebro y la retina de vertebrados, donde participa en la neuroprotección contra daños debidos a la hipoxia o la isquemia . [11] La neuroglobina pertenece a una rama de la familia de las globinas que divergió temprano en la evolución .
- Citoglobina : un sensor de oxígeno expresado en múltiples tejidos . Relacionada con la neuroglobina. [12]
- Eritrocruorina : proteínas respiratorias extracelulares altamente cooperativas que se encuentran en anélidos y artrópodos y que se ensamblan a partir de hasta 180 subunidades en bicapas hexagonales. [13]
- Leghemoglobina (legHb o Hb simbiótica ): se encuentra en los nódulos de las raíces de las plantas leguminosas , donde facilita la difusión de oxígeno a los bacteriófagos simbióticos para promover la fijación de nitrógeno .
- Hemoglobina no simbiótica (NsHb): se encuentra en plantas no leguminosas y puede sobreexpresarse en plantas estresadas .
- Flavohemoglobinas (FHb): quiméricas, con un dominio de globina N-terminal y un dominio de unión a NAD/FAD similar a la ferredoxina reductasa C-terminal. La FHb brinda protección contra el óxido nítrico a través de su dominio C-terminal, que transfiere electrones al hemo en la globina. [14]
- Globina E: globina encargada de almacenar y transportar oxígeno a la retina de las aves [15]
- Sensores acoplados a globina: quiméricos, con un dominio N-terminal similar a la mioglobina y un dominio C-terminal que se asemeja al dominio de señalización citoplasmática de los quimiorreceptores bacterianos . Se unen al oxígeno y actúan para iniciar una respuesta aerotáctica o regular la expresión génica . [16] [17]
- Protoglobina: una globina de dominio único que se encuentra en las arqueas y que está relacionada con el dominio N-terminal de los sensores acoplados a globina. [18]
- Globina truncada 2/2: carece de la primera hélice, lo que le da un pliegue sándwich alfa helicoidal de 2 sobre 2 en lugar del canónico de 3 sobre 3. Se puede dividir en tres grupos principales (I, II y II) según las características estructurales .
- HbN (o GlbN): proteína truncada similar a la hemoglobina que se une al oxígeno de forma cooperativa con una afinidad muy alta y una tasa de disociación lenta , lo que puede excluirla del transporte de oxígeno. Parece estar involucrada en la desintoxicación bacteriana del óxido nítrico y en el estrés nitrosativo . [19]
- Cianoglobina (o GlbN): una hemoproteína truncada que se encuentra en las cianobacterias y que tiene una alta afinidad por el oxígeno, y que parece servir como parte de una oxidasa terminal, en lugar de como un pigmento respiratorio. [20]
- HbO (o GlbO): proteína truncada similar a la hemoglobina con una afinidad por el oxígeno menor que la HbN. La HbO se asocia con la membrana celular bacteriana, donde aumenta significativamente la captación de oxígeno en las membranas que carecen de esta proteína. La HbO parece interactuar con una oxidasa terminal y podría participar en un proceso de transferencia de oxígeno/electrones que facilita la transferencia de oxígeno durante el metabolismo aeróbico . [21]
- Glb3: una hemoglobina truncada codificada en el núcleo de plantas que parece estar más relacionada con la HbO que con la HbN. La Glb3 de Arabidopsis thaliana (berro de orejas de ratón) muestra una inusual unión independiente de la concentración de oxígeno y dióxido de carbono . [22]
El pliegue de globina
El pliegue de globina (cd01067) también incluye algunas proteínas no hemo, entre ellas las ficobiliproteínas , el dominio N-terminal del sistema regulador de dos componentes histidina quinasa , RsbR y RsbN .
Véase también
Referencias
- ^ Kavanaugh JS, Rogers PH, Case DA, Arnone A (abril de 1992). "Estudio de rayos X de alta resolución de la desoxihemoglobina Rothschild 37 beta Trp----Arg: una mutación que crea un sitio de unión de cloruro entre subunidades". Bioquímica . 31 (16): 4111–21. doi :10.1021/bi00131a030. PMID 1567857.
- ^ Vinogradov SN, Hoogewijs D, Bailly X, Mizuguchi K, Dewilde S, Moens L, Vanfleteren JR (agosto de 2007). "Un modelo de evolución de las globinas". Gen. 398 (1–2): 132–42. doi :10.1016/j.gene.2007.02.041. PMID 17540514.
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- ^ Vinogradov, SN; Hoogewijs, D; Bailly, X; Arredondo-Peter, R; Guertin, M; Gough, J; Dewilde, S; Moens, L; Vanfleteren, JR (9 de agosto de 2005). "Tres linajes de globina pertenecientes a dos clases estructurales en genomas de los tres reinos de la vida". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 102 (32): 11385–9. doi : 10.1073/pnas.0502103102 . PMC 1183549 . PMID 16061809.
- ^ Vinogradov, Serge N.; Tinajero-Trejo, Mariana; Poole, Robert K.; Hoogewijs, David (septiembre de 2013). "Globinas bacterianas y arqueas: una perspectiva revisada" (PDF) . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteínas y Proteómica . 1834 (9): 1789–1800. doi :10.1016/j.bbapap.2013.03.021. PMID 23541529.
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- Un único gen ha "inventado" la hemoglobina varias veces. En: EurekAlert! 29 de diciembre de 2020. Fuente: CNRS
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