Hemosyaniini

Avaimenreikä , yleisesti symboloi Hc , on hengitysteiden pigmentti molekyyli- perheessä metalloproteiinien sisältävät kuparia , jota voidaan kuljettaa happea tiettyjen eläinten mukaan lukien niveljalkaisten ( äyriäiset , hämähäkkieläinten , hevosenkengän rapuja , jotkut hyönteiset ) ja nilviäiset ( simpukat , kotilot , coleoids on erityisesti ). Se sisältää kaksi kupari kationeja Cu+ Joka sitoutuvat O 2 -molekyylinpalautuvasti, jolloin siitä tulee kuparia Cu 2+ . Hapetus aiheuttaa värimuutoksen: pelkistetty , hapettamaton muoto ( Cu + -kationien kanssa ) on väritön, kun taas hapetettu muoto (Cu2 + -kationien kanssa ) antaa yleensä sinisiä oksihemosyaniineja. Toisin kuin hemoglobiini on punasoluja ja selkärankaisten , avaimenreikä kelluu vapaasti hemolymfassa ilman sisältämien verisolujen . Hemosyaanit ovat hemoglobiinien jälkeen toiseksi eniten käytettyjä happea kantavia aineita elollisten joukossa. Ne ovat näiden eläinten "veren" sinertävän, ei punaisen, alkuperää, vaihtelevat lajin hemosyaniinityypin mukaan (sini-violetti etanassa Helix , sinivihreä mustekaloissa, hevosenkengän rapuja) tai niveljalkaisten).

Löytämisen historia

Se oli belgialainen fysiologi Léon Fredericq joka korosti hemosyaniiniin (juuri hän ehdotti nimeä, 1878), toinen happikantajaa käyttämä elävien olentojen, hänen työstään fysiologian mustekala. .

Hemosyaniinin superperhe

Niveljalkaisten hemosyaniini superperheen koostuu fenoli oksidaasit , hexamerines , pseudohemocyanins tai cryptocyanins, ja hexamerine reseptoreihin .

• Fenolioksidaasit ovat tyrosinaaseja, jotka sisältävät kuparia. Ne osallistuvat niveljalkaisten kynsinauhojen sklerotisaatioon , haavojen paranemiseen ja immuunijärjestelmään. Niitä tuotetaan proentsyymeinä, jotka aktivoituvat pilkkomalla N- terminaalinen peptidi .
• Heksameriinit ovat hyönteisten yleisiä varastoproteiineja. Niitä tuottaa toukkien rasvakudos ja ne liittyvät molttiin ja ravinto-olosuhteisiin.
• Sekvenssit on pseudohemocyanins ja cryptocyanins liittyvät läheisesti kuin hemosyaniiniin äyriäisissä. Ne ovat rakenteeltaan ja toiminnaltaan samanlaisia, mutta niissä ei ole kuparin sitoutumiskohtia.

Hemosyaniinisuperperheen filogeneesissä havaitut muutokset liittyvät läheisesti näiden eri proteiinien syntymiseen eri lajien välillä. Näiden muutosten ymmärtäminen vaatii tarkkaa tutkimusta niveljalkaisten hemosyaniinimuutoksista.

Verkkotunnus, joka sisältää kuparikationeja Alayksikön avaimenreikä mustekala osoittaa parin kationien ja kupari , merkitään Cu. Proteiinidomeeni

Pfam	PF00372
InterPro	IPR000896
TULEVAISUUS	PDOC00184
SCOP	1lla
SUPERFAMILY	1lla

All-a-domeeni Panulirus interruptus hemosyaniiniheksameeri ( PDB  1HCY ) Proteiinidomeeni

Pfam	PF03722
InterPro	IPR005204
TULEVAISUUS	PDOC00184
SCOP	1lla
SUPERFAMILY	1lla

Immunoglobuliinin kaltainen domeeni Avaimenreikä Limulus polyphemus ( ATE  1OXY ) Proteiinidomeeni

Pfam	PF03723
InterPro	IPR005203
TULEVAISUUS	PDOC00184
SCOP	1lla
SUPERFAMILY	1lla

Rakenne ja toiminta

Vaikka hemosyaniinin hengitystoiminto on samanlainen kuin hemoglobiinin , sen molekyylirakenne ja happea sitova mekanismi O 2eroavat merkittävästi. Näin ollen, kun hemoglobiinin käyttää prosteettinen ryhmä hemi , joka sisältää kationin ja rauta , avaimenreikä käytöt pari kuparia kationien suoraan koordinoi kussakin kolme tähdettä ja histidiinin sen aktiiviseen kohtaan .

• Deoksihemosyaniini.
• Oksyhemosyaniini.

Hemosyaniinin affiniteetti happeen on korkeampi kuin hemoglobiinilla, mutta sen kokonaishyötysuhde hapen kantajana on useimmissa tapauksissa pienempi kuin hemoglobiinin. Se on kuitenkin parempi kylmissä olosuhteissa. Siten, joukossa organismien käyttö hemosyaniini hapen siirtäjänä, löydämme äyriäiset elävät kylmän veden kanssa alhainen osapaine hapen; Kuitenkin kuumassa hapetetussa ympäristössä asuu myös maanpäällisiä niveljalkaisia , jotka edelleen käyttävät hemosyaniinia, kuten skorpioneja ja hämähäkkejä .

Hemosyaniini koostuu useista alayksiköistä , joista kukin sisältää parin kuparikationeja, jotka voivat sitoutua happimolekyyliin. Jokaisen näiden alayksiköiden massa on noin 75  kDa . Ne ovat yleensä homogeenisia tai heterogeenisiä kahden tyyppisten alayksiköiden kanssa. Ne on järjestetty dimeereiksi tai heksameereiksi lajista riippuen, nämä dimeerit ja heksameerit ovat puolestaan ​​järjestetty ketjuiksi tai klustereiksi, joiden massa voi ylittää 1500  kDa . Näiden kompleksien erittäin suuren koon vuoksi hemosyaniini on yleensä vapaa hemolymfassa eikä sitä sisällä verisoluissa , toisin kuin hemoglobiini.

Heksameerit ovat ominaisia niveljalkaisten hemosyaniinille . Täten Eurypelma californicum tarantula sisältää neljä heksameeriä tai 24 alayksikköä, kun taas nopea scutiger , chilopod , käsittää kuusi heksameeriä tai 36 alayksikköä, ja hevosenkengrapuissa on kahdeksan heksameeriä, 48 alayksikköä. Yksinkertaiset heksaamereja löytyy Panulirus interruptukseen , joka on hummeri , ja jättiläinen bathynome . Alayksiköt Crustacean avaimenreikä sisältävän noin 660  tähdettä ja aminohappoja , kun taas chelicerates sisältävät 625.

Suurin osa hemosyaaneista sitoutuu happeen yhteistyöhön osallistumattomalla tavalla ja pystyy kuljettamaan noin neljänneksen hemoglobiinin kuljettamasta hapen määrästä. Kuitenkin, on yhteistoiminnallinen vaikutus joissakin lajien niveljalkaisten ja hevosenkengän rapuja , jossa on Hillin kerroin  (in) välillä 1,6 ja Tachypleus gigas (a molukkirapu on Japani ) ja 3,0 Androctonus australis (a Scorpion on Maghreb ), arvot Jotka riippuvat myös koeolosuhteista; vertailun vuoksi hemoglobiinin Hill-kerroin on yleensä noin 3,0. Hemosyaniinilla on tässä tapauksessa heksameerinen rakenne, jokaisella alayksiköllä on hapen sitoutumiskohta: happimolekyylin sitoutuminen johonkin näistä alayksiköistä lisää alayksiköiden, naapuriosien affiniteettia happeen, allosteerisen mekanismin mukaisesti . Nämä tutkimukset ovat osoittaneet, että heksameerit yhdistyvät suuremmiksi proteiinikomplekseiksi, jotka käsittävät kymmeniä heksameerejä. Yksi näistä tutkimuksista viittaa siihen, että yhteistyövaikutus riippuu näistä suurista järjestelyistä, jotta yhteistyövaikutus leviäisi heksameerien välillä. Hapen sitoutumisprofiileihin hemosyaniiniin vaikuttaa liuoksen ionivahvuus ja sen pH .

Katalyyttinen aktiivisuus

Tyrosinaasi Avaintiedot

EY-nro	EY 1.14.18.1
CAS-numero	9002-10-2
Kofaktori (t)	Kupari

Entsyymiaktiivisuus

IUBMB	IUBMB-merkintä
IntEnz	IntEnz-näkymä
BRENDA	BRENDA-sisäänkäynti
KEGG	KEGG-tulo
MetaCyc	Aineenvaihduntareitti
PRIAM	Profiili
ATE	Rakenteet
MENNÄ	AmiGO / EGO

Hemosyaniini on homologinen että fenoli oksidaasit (kuten tyrosinaasi ) siinä, että sillä on samanlainen aktiivisen kohdan , käyttäen pari kuparia kationeista, kuten prosteettisen ryhmän. Kaikissa tapauksissa proentsyymi, joka ei ole aktiivinen hemosyaniinin, tyrosinaasin ja oksidaasin katekolina  (in), on aktivoitava aikaisemmin pilkkomalla aminohappotähde, joka estää aktiiviseen kohtaan johtavan kanavan sisääntulon. Konformaatioerot määrittävät katalyyttisen aktiivisuuden tyypin, jonka hemosyaniini todennäköisesti suorittaa. Hemosyaniinilla on myös fenolioksidaasiaktiivisuutta, mutta kuitenkin hitaammin; osittaisella denaturaatiolla on vaikutusta tämän entsymaattisen aktiivisuuden edistämiseen vapauttamalla pääsy aktiiviseen kohtaan.

Syövän vastainen vaikutus

Avaimenreikä Concholepas concholepas  (en) osoittaa terapeuttisen vaikutuksen virtsarakon syöpään hiirissä, mikä tekee tutkimuksen kohteeksi virtsarakon pinnallisen syövän mahdollisen hoidon.

Megathura crenulatan hemosyaniini , joka tunnetaan nimellä KLH , on immuunistimulaattori, joka on johdettu tämän molluskin glykoproteiineista . Kun sitä annetaan in vitro , sillä on merkittävä vaikutus rintasyövän , haimasyövän ja eturauhassyöpäsolujen lisääntymistä vastaan . Vuonna 2003 tutkimuksessa herättänyt kiinnostusta koskien vaikutusta keyhole hemosyaniiniin vastaan adenokarsinoomaa ja Barrett .

Huomautuksia ja viitteitä

2. Jean Émile Courtois, Roland Perlès, biologisen kemian tarkkuus , Masson,1964, s.  206
3. Jos murskaat hyönteisen, siitä tihkuu vihreää hemolymfia, väriä, joka johtuu kasvinsyöjällisestä ruokavaliosta peräisin olevien sinisten hemolymfien ja ksantofylylien keltaisten pigmenttien seoksesta. Vrt. (En) Dennis Holley, yleinen eläintiede. Eläinten maailman tutkiminen , Dog Ear Publishing,2016, s.  399
4. Audrey Binet , "  Le sang bleu  " , Liègen yliopiston verkkosivustolla ( käyty 28. lokakuuta 2020 ) .
5. (sisään) Thorsten Burmester , "  Niveljalkaisten hemosyaniinien superperheen molekyylien evoluutio  " , Molecular Biology and Evolution , voi.  18, n °  2 Helmikuu 2001, s.  184-195 ( PMID  11158377 , DOI  10.1093 / oxfordjournals.molbev.a003792 , lue verkossa )
6. (in) NS Rannulu ja T. Rodgers , "  Kupari-ionien liuottaminen imidatsolilla: Cu + (imidatsoli) x : n rakenteet ja peräkkäiset sitoutumisenergiat , x = 1-4. Kilpailu ionisolvaation ja vetysidoksen välillä  ” , Physical Chemistry Chemical Physics , voi.  7, n o  5, 7. maaliskuuta 2005, s.  1014-1025 ( PMID  19791394 , DOI  10,1039 / B418141G , Bibcode  2005PCCP .... 7.1014R , lukea verkossa )
7. (in) Michael Oellermann Bernhard Lieb, Hans-O Portner Mr. Jayson Semmens Felix C. Mark , "  Blue blood jäällä: moduloitu veren happipitoisuuden kuljetus- Helpottaa kylmä korvauksia ja eurythermy vuonna Etelämantereen Octopod  " , Frontiers in Zoology (vuonna ) , voi.  12,  11. maaliskuuta 2015, s.  6 ( PMID  25897316 , PMCID  4403823 , DOI  10.1186 / s12983-015-0097-x , lue verkossa )
8. (in) Anneli Strobel, Marian YA Hu Magalena Gutowska A. Bernhard Lieb, Magnus Lucassen, Frank Melzner Hans O. Felix Portner ja C. Mark , "  Influence of Lämpötila, hyperkapnia, ja kehitys on suhteellinen ekspressio eri Hemocyanin isoformien yhteinen seepia Sepia officinalis  ” , Journal of Experimental Zoology. Osa A, ekologinen genetiikka ja fysiologia , voi.  317, n o  8. joulukuuta s.  2012 ( PMID 22791630 , DOI 10.1002 / jez.1743 , lue verkossa )   
9. (vuonna) L. Waxman , "  Niveljalkaisten ja nilviäisten hemosyaanien rakenne  " , Journal of Biological Chemistry , voi.  250, n °  10, 25. toukokuuta 1975, s.  3796-3806 ( PMID  1126935 , lue verkossa )
10. (in) Nobuo Makino , "  Hemocyanin päässä Tachypleus gigas . I. Happea sitovat ominaisuudet  ” , Journal of Biochemistry , voi.  106, n °  3, Syyskuu 1989, s.  418-422 ( PMID  2606894 , lukea verkossa )
11. (in) Nobuo Makino , "  Hemocyanin päässä Tachypleus gigas . II. Cooperative Interactions of Subunits  ” , Journal of Biochemistry , voi.  106, n °  3, Syyskuu 1989, s.  423-429 ( PMID  2606895 , lue verkossa )
12. (in) Jean Lamy Lamy Josette Joseph Bonaventura Bonaventura ja Celia , "  rakenne, toiminto, ja kokoonpano järjestelmässä Scorpion hemosyaniini Androctonus australis  " , Biochemistry , voi.  19, n °  13, 24. kesäkuuta 1980, s.  3033-3039 ( PMID  7397116 , DOI  10.1021 / bi00554a031 , lue verkossa )
13. (sisään) Felix Haas ja Ernst FJ van Bruggen , "  Interhexameric kontaktit neliheksameerisessä hemosyaniinissa Tarantula Eurypelma californicumilta : alustava mekanismi yhteistyökäyttäytymiselle  " , Journal of Molecular Biology , voi.  237, n °  4, 7. huhtikuuta 1994, s.  464-478 ( PMID  8151706 , DOI  10.1006 / jmbi.1994.1248 , lue verkossa )
14. (in) Frank G. Perton Jaap J. Beintema ja Heinz Decker , "  Influence of vasta-aineen sitoutuminen on happi sitova käyttäytyminen California langustin hemosyaniini  " , FEBS Letters , voi.  408, n °  2 19. toukokuuta 1997, s.  124-126 ( PMID  9187351 , DOI  10.1016 / S0014-5793 (97) 00269-X , lue verkossa )
15. (en) Heinz Decker ja Felix Tuczek , "  Hemosyaanien tyrosinaasi / katekoloksidaasiaktiivisuus : rakenteellinen perusta ja molekyylimekanismi  " , Trends in Biochemical Sciences , voi.  25, n °  8, elokuu 2000, s.  392-397 ( PMID  10916160 , DOI  10.1016 / S0968-0004 (00) 01602-9 , lue verkossa )
16. (vuonna) Heinz Decker, Thorsten Schweikardt, Dorothea Nillius Uwe Salzbrunn Elmar Jaenicke ja Felix Tuczek , "  Samankaltainen entsyymiaktivaatio ja katalyysi hemosyaaneissa ja tyrosinaasissa  " , Gene , Voi.  398, n luu  1-2, 15. elokuuta 2007, s.  183-191 ( PMID  17566671 , DOI  10.1016 / j.gene.2007.02.051 , lue verkossa )
17. (in) David W. McFadden, Dale R. Riggs, Barbara J. Jackson ja Linda Vona-Davis , "  Keyhole hemosyaniini, uusi immuuni nautintoaine lupaavia syövän vastaista aktiivisuutta Barrettin ruokatorven adenokarsinooma  " , American Journal of Surgery , lennon .  186, n °  5, marraskuu 2003, s.  552-555 ( PMID  14599624 , DOI  10.1016 / j.amjsurg.2003.08.002 , lue verkossa )