4.9. Четвертичная структура гемоглобина значительно изменяется при оксигенировании

В 1937 г. Феликс Гауровиц (F. Haurowitz) обнаружил, что кристаллы дезоксигемоглобина при оксигенировании разрушаются. Объясняется это тем, что структура оксигемоглобина заметно отличается от структуры дезоксигемоглобина и оксигенированные молекулы уже не укладываются в кристаллическую решетку дезоксигемоглобина. В противоположность этому на кристаллы миоглобина, так же как и на кристаллы оксигенирование не влияет.

Как показал рентгеноструктурный анализ, окси- и дезоксигемоглобин существенно различаются по четвертичной структуре (рис. 4.10). Оксигенированная молекула более компактна. Например, при присоединении расстояние между атомами железа в -цепях уменьшается с 39,9 до 33,4 А. Особый интерес представляют изменения в области контактов между а- и -цепями. Существуют два типа контактов между а-и b-цепями, обозначаемые соответственно и -контактами (рис. 4.11). При переходе гемоглобина из окси- в дезоксиформу -контакт практически не меняется, тогда как -контакт претерпевает большие структурные изменения. В результате присоединения кислорода одна пара субъединиц поворачивается относительно другой пары на 15° (рис. 4.12). Некоторые атомы в этой области раздела перемещаются на расстояние, достигающее 6 А. По существу область контакта а функционирует как переключатель с одной структуры на другую. Каждая из форм такого похожего на ласточкин хвост контакта стабилизирована собственным набором водородных связей (рис. 4.13).

Контакт расположен вблизи гемов. Следовательно, структурные изменения в этой области могут оказывать влияние на гем. Важное значение контакта подтверждается также и тем, что у всех позвоночных он состоит в основном из одних и тех же аминокислотных остатков. Кроме того, практически при всех мутациях,

Рис. 4.12. Схема, иллюстрирующая изменения четвертичной структуры гемоглобина при оксигенировании. Одна пара -субъединиц сдвигается по отношению к другой путем поворота на 15° и продвижения на 0,8 А. Оксиформа повернутой пары -субъединиц показана красным, езоксиформа - синим. [Baldwin J., Chothia С., J. Mol. Biol., 129, 192 (19Э9).]

затрагивающих контакт , взаимодействие гем—гем оказывается сниженным, тогда как при мутациях контакта этого не происходит,