stringtranslate.com

میوگلوبین

میوگلوبین (نماد Mb یا MB ) یک پروتئین اتصال دهنده به آهن و اکسیژن است که در بافت عضله قلب و اسکلتی مهره داران به طور کلی و تقریباً در تمام پستانداران یافت می شود. [5] [6] [7] [8] [9] میوگلوبین ارتباط دور با هموگلوبین دارد . در مقایسه با هموگلوبین ، میوگلوبین میل ترکیبی بیشتری برای اکسیژن دارد و مانند هموگلوبین با اکسیژن پیوند همکاری ندارد . [8] [10] میوگلوبین از اسیدهای آمینه غیر قطبی در هسته گلوبولین تشکیل شده است، جایی که گروه هم به صورت غیر کووالانسی با پلی پپتید اطراف میوگلوبین محدود شده است. در انسان، میوگلوبین تنها پس از آسیب عضلانی در جریان خون یافت می شود . [11] [12] [13]

غلظت بالای میوگلوبین در سلول‌های ماهیچه‌ای به ارگانیسم‌ها اجازه می‌دهد تا نفس خود را برای مدت طولانی‌تری حبس کنند. پستانداران غواصی مانند نهنگ ها و فوک ها دارای ماهیچه هایی با فراوانی میوگلوبین هستند. [13] میوگلوبین در عضله نوع I، نوع II A و نوع II B یافت می شود. اگرچه بسیاری از متون قدیمی‌تر میوگلوبین را به‌صورتی که در ماهیچه‌های صاف یافت نمی‌شود، توصیف می‌کنند ، اما این اشتباه ثابت شده است: در سلول‌های ماهیچه صاف نیز میوگلوبین وجود دارد. [14]

میوگلوبین اولین پروتئینی بود که ساختار سه بعدی آن توسط کریستالوگرافی اشعه ایکس آشکار شد . [15] این دستاورد در سال 1958 توسط جان کندرو و همکاران گزارش شد . [16] برای این کشف، کندرو جایزه نوبل شیمی 1962 را با ماکس پروتز به اشتراک گذاشت . [17] [18] علیرغم اینکه یکی از پروتئین های مورد مطالعه در زیست شناسی است، عملکرد فیزیولوژیکی آن هنوز به طور قطعی ثابت نشده است: موش هایی که از نظر ژنتیکی فاقد میوگلوبین هستند می توانند زنده و بارور باشند، اما سازگاری های سلولی و فیزیولوژیکی زیادی برای غلبه بر از دست دادن نشان می دهند. از طریق مشاهده این تغییرات در موش های تهی شده از میوگلوبین، این فرضیه وجود دارد که عملکرد میوگلوبین به افزایش انتقال اکسیژن به عضله و ذخیره اکسیژن مربوط می شود. همچنین به عنوان یک جاذب کننده گونه های فعال اکسیژن عمل می کند . [19]

در انسان، میوگلوبین توسط ژن MB کدگذاری می شود . [20]

میوگلوبین می تواند به اشکال اکسی هموگلوبین (MbO 2 )، کربوکسی هموگلوبین (MbCO) و متمیوگلوبین (met-Mb)، مشابه هموگلوبین که به اشکال اکسی هموگلوبین (HbO 2 )، کربوکسی هموگلوبین (HbCO) و متهموگلوبین (met-Hb) است، باشد. [21]

تفاوت با هموگلوبین

مانند هموگلوبین، میوگلوبین یک پروتئین سیتوپلاسمی است که اکسیژن را به یک گروه هم متصل می کند . تنها دارای یک گروه گلوبولین است، در حالی که هموگلوبین دارای چهار گروه است. اگرچه گروه هِم آن با هموگلوبین یکسان است، اما Mb میل ترکیبی بیشتری نسبت به هموگلوبین برای اکسیژن دارد اما ظرفیت کل ذخیره اکسیژن کمتری دارد. [22] جدیدترین کشف نشان می‌دهد که میوگلوبین انتشار اکسیژن را در یک گرادیان تسهیل می‌کند و انتقال اکسیژن را در میتوکندری افزایش می‌دهد. [ نیازمند منبع ]

نقش در آشپزی

میوگلوبین حاوی هِم است، رنگدانه هایی که مسئول رنگ گوشت قرمز هستند . رنگی که گوشت می گیرد تا حدی با درجه اکسیداسیون میوگلوبین تعیین می شود. در گوشت تازه، اتم آهن در حالت اکسیداسیون آهن (+2) است که به یک مولکول اکسیژن (O 2 ) متصل است. گوشتی که به خوبی پخته شده است قهوه ای است زیرا اتم آهن اکنون در حالت اکسیداسیون آهن (+3) قرار دارد و یک الکترون از دست داده است. اگر گوشت در معرض نیتریت ها قرار گرفته باشد ، صورتی باقی می ماند، زیرا اتم آهن به NO، اکسید نیتریک (مثلاً در مورد گوشت ذرت یا ژامبون پخته شده صادق است ) متصل است. گوشت های کبابی همچنین می توانند یک "حلقه دودی" صورتی متمایل به قرمز به خود بگیرند که از مرکز هِم به مونوکسید کربن متصل می شود . [23] گوشت خام بسته بندی شده در جو مونوکسید کربن نیز به دلیل همان اصول، همان "حلقه دودی" صورتی را نشان می دهد. قابل ذکر است که سطح این گوشت خام رنگ صورتی را نیز به نمایش می گذارد که معمولاً در ذهن مصرف کنندگان با گوشت تازه تداعی می شود. این رنگ صورتی که به طور مصنوعی القا شده می تواند تا یک سال باقی بماند. [24] گزارش شده است که Hormel و Cargill (شرکت‌های فرآوری گوشت در ایالات متحده) هر دو از این فرآیند بسته‌بندی گوشت استفاده می‌کنند، و گوشتی که به این روش درمان می‌شود از سال 2003 در بازار مصرف بوده است. [25]

جایگزین های گوشت از راه های مختلفی برای بازسازی طعم "گوشتی" مرتبط با میوگلوبین استفاده کرده اند. Foods Impossible از لگهموگلوبین ، یک گلوبین حاوی هِم از گره ریشه سویا، استفاده می کند که به عنوان یک پروتئین نوترکیب در مخمر Komagataella ("Pichia pastoris") تولید می شود. [26] [27] Motif FoodWorks یک میوگلوبین گاوی نوترکیب را با استفاده از مخمر کومگاتالا تولید می کند، [28] که توسط FDA GRAS در نظر گرفته شده است . [29] Moolec Science یک دانه سویا را مهندسی کرده است که میوگلوبین خوک را در دانه های خود به نام "سوی خوک" تولید می کند. در آوریل 2024 توسط USDA تصویب شد. [30]

نقش در بیماری

میوگلوبین از بافت عضلانی آسیب دیده آزاد می شود که حاوی غلظت بسیار بالایی از میوگلوبین است. [31] میوگلوبین آزاد شده وارد جریان خون می شود، جایی که سطوح بالا ممکن است نشان دهنده رابدومیولیز باشد . میوگلوبین توسط کلیه ها فیلتر می شود ، اما برای اپیتلیوم لوله های کلیوی سمی است و بنابراین ممکن است باعث آسیب حاد کلیه شود . [32] این خود میوگلوبین نیست که سمی است (این یک پروتوکسین است )، بلکه بخش فریمات است که از میوگلوبین در محیط های اسیدی (مثلاً ادرار اسیدی، لیزوزوم ها ) جدا می شود. [ نیازمند منبع ]

میوگلوبین یک نشانگر حساس برای آسیب عضلانی است که آن را به یک نشانگر بالقوه برای حمله قلبی در بیماران مبتلا به درد قفسه سینه تبدیل می کند . [33] با این حال، میوگلوبین بالا ویژگی پایینی برای انفارکتوس حاد میوکارد (AMI) دارد و بنابراین CK-MB ، تروپونین قلبی ، ECG و علائم بالینی باید برای تشخیص در نظر گرفته شوند. [34]

ساختار و پیوند

میوگلوبین به ابرخانواده پروتئین های گلوبین تعلق دارد و مانند سایر گلوبین ها از هشت مارپیچ آلفا تشکیل شده است که توسط حلقه ها به هم متصل شده اند. میوگلوبین حاوی 154 اسید آمینه است. [35]

میوگلوبین حاوی یک حلقه پورفیرین با آهن در مرکز آن است. یک گروه هیستیدین پروگزیمال (His-93) مستقیماً به آهن متصل است و یک گروه هیستیدین دیستال (His-64) در نزدیکی وجه مخالف شناور است. [35] ایمیدازول دیستال به آهن متصل نیست، اما برای تعامل با سوبسترا O 2 در دسترس است . این برهمکنش اتصال O 2 را تشویق می کند ، اما نه مونوکسید کربن (CO)، که هنوز حدود 240× قوی تر از O 2 متصل می شود . [ نیازمند منبع ]

اتصال O 2 باعث تغییر ساختاری اساسی در مرکز آهن می شود که در شعاع کوچک شده و به مرکز پاکت N4 حرکت می کند. O 2 -binding باعث "جفت شدن اسپین" می شود: شکل دئوکسی آهنی پنج مختصات اسپین بالا و شش مختصات اکسی اسپین کم و دیامغناطیس است . [ نیازمند منبع ]

آنالوگ های مصنوعی

بسیاری از مدل‌های میوگلوبین به عنوان بخشی از علاقه گسترده به کمپلکس‌های دی‌اکسیژن فلزات واسطه سنتز شده‌اند . یک مثال شناخته شده پورفیرین حصار حصاری است که از یک کمپلکس آهنی از مشتقات حجیم فضایی تترافنیل پورفیرین تشکیل شده است . [37] در حضور لیگاند ایمیدازول ، این کمپلکس آهنی به طور برگشت پذیر O 2 را متصل می کند . زیرلایه O 2 هندسه خمیده ای را اتخاذ می کند و موقعیت ششم مرکز آهن را اشغال می کند. یک ویژگی کلیدی این مدل، تشکیل آهسته دیمر μ-oxo است که یک حالت دیفریک غیرفعال است. در طبیعت، چنین مسیرهای غیرفعال‌سازی توسط ماتریکس پروتئینی سرکوب می‌شوند که از نزدیک شدن مجموعه‌های Fe-porphyrin جلوگیری می‌کند. [38]

یک مجتمع پورفیرین حصاری از آهن، با مکان‌های هماهنگی محوری که توسط متیلیمیدازول (سبز) و دی‌اکسیژن اشغال شده است . گروه های R طرفین محل اتصال O 2 هستند .

همچنین ببینید

مراجع

  1. ^ abc GRCh38: Ensembl نسخه 89: ENSG00000198125 – Ensembl ، می 2017
  2. ^ abc GRCm38: Ensembl نسخه 89: ENSMUSG00000018893 – Ensembl ، می 2017
  3. ↑ «مرجع Human PubMed:». مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژی، کتابخانه ملی پزشکی ایالات متحده .
  4. ↑ «مرجع ماوس PubMed:». مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژی، کتابخانه ملی پزشکی ایالات متحده .
  5. ↑ Ordway GA، Garry DJ (سپتامبر 2004). "میوگلوبین: یک هموپروتئین ضروری در عضله مخطط". مجله زیست شناسی تجربی . 207 (Pt 20): 3441-6. doi : 10.1242/jeb.01172 . PMID  15339940.
  6. ↑ Wick MR، Hornick JL (2011). "ایمونوهیستولوژی نئوپلاسم های بافت نرم و استخوانی". ایمونوهیستوشیمی تشخیصی . الزویر. صص 83-136. doi :10.1016/b978-1-4160-5766-6.00008-x. شابک 978-1-4160-5766-6. میوگلوبین یک پروتئین 17.8 کیلو دالتون است که در ماهیچه های قلب و اسکلتی یافت می شود و با مولکول های آهن کمپلکس هایی را تشکیل می دهد.
  7. ^ Feher J (2017). "انتقال اکسیژن و دی اکسید کربن". فیزیولوژی کمی انسان . الزویر. صص 656-664. doi :10.1016/b978-0-12-800883-6.00064-1. شابک 978-0-12-800883-6. فیبرهای عضلانی بسیار اکسیداتیو حاوی مقدار زیادی میوگلوبین هستند. این دو عملکرد در ماهیچه دارد: اکسیژن را برای استفاده در تمرینات سنگین ذخیره می کند و با حمل اکسیژن باعث افزایش انتشار از طریق سیتوزول می شود. با اتصال O2، میوگلوبین (Mb) دومین مسیر انتشاری O2 را از طریق سیتوزول سلولی فراهم می کند.
  8. ^ ab Wilson MT، Reeder BJ (2006). "میوگلوبین". دایره المعارف طب تنفسی . الزویر. صص 73-76. doi :10.1016/b0-12-370879-6/00250-7. شابک 978-0-12-370879-3. میوگلوبین (Mb) یک پروتئین کروی حاوی هم است که به وفور در سلول‌های میوسیت قلب و ماهیچه‌های اسکلتی یافت می‌شود.
  9. ↑ Boncyk JC (2007). "هیپوکسی بعد از عمل". عوارض در بیهوشی . الزویر. صص 193-199. doi :10.1016/b978-1-4160-2215-2.50052-1. شابک 978-1-4160-2215-2. میوگلوبین هم به عنوان بافر O2 و هم برای ذخیره O2 در ماهیچه عمل می کند. همه میوگلوبین های مهره داران شناخته شده و زیرواحدهای β-هموگلوبین از نظر ساختار مشابه هستند، اما میوگلوبین به O2 در Po2 پایین تر متصل می شود (شکل 47-5) زیرا یک مونومر است (یعنی تغییر ساختاری قابل توجهی با اکسیژن رسانی نمی کند). بنابراین، میوگلوبین در تنش های O2 بین 15 تا 30 میلی متر جیوه کاملاً اشباع می ماند و O2 خود را تنها در تنش های O2 بسیار کم به میتوکندری عضلانی تخلیه می کند.
  10. ^ هاردیسون آر سی (دسامبر 2012). "تکامل هموگلوبین و ژن های آن". Cold Spring Harb Perspect Med . 2 (12): a011627. doi :10.1101/cshperspect.a011627. PMC 3543078 . PMID  23209182. 
  11. ↑ Chung MJ، Brown DL (ژوئیه ۲۰۱۸). "تشخیص انفارکتوس حاد میوکارد.". در Brown DL (ویرایش). کتاب الکترونیکی مراقبت های ویژه قلب . ص 91-98.e3. doi :10.1016/B978-0-323-52993-8.00009-6. شابک 9780323529938. S2CID  260507329. میوگلوبین برای نکروز میوکارد خاص نیست، با این حال، به ویژه در حضور آسیب عضله اسکلتی و نارسایی کلیوی .
  12. ↑ Sekhon N، Peacock WF (2019). "بیومارکرها برای کمک به ارزیابی درد قفسه سینه". نشانگرهای زیستی در بیماری های قلبی عروقی . الزویر. صص 115-128. doi :10.1016/b978-0-323-54835-9.00011-9. شابک 978-0-323-54835-9. S2CID  59548142. میوگلوبین برای مرگ میوسیت های قلبی اختصاصی نیست و سطح آن می تواند در بیماری کلیوی و همچنین آسیب به ماهیچه های اسکلتی افزایش یابد.
  13. ^ ab Nelson DL، Cox MM (2000). اصول بیوشیمی لنینگر (ویرایش سوم). نیویورک: ناشران ارزش. ص 206. شابک 0-7167-6203-X.(لینک کتاب های گوگل نسخه 2008 است)
  14. ^ Qiu Y، Sutton L، Riggs AF (سپتامبر 1998). "شناسایی میوگلوبین در ماهیچه صاف انسان". مجله شیمی بیولوژیکی . 273 (36): 23426-32. doi : 10.1074/jbc.273.36.23426 . PMID  9722578.
  15. ^ (ایالات متحده) بنیاد ملی علوم: کرونولوژی بانک داده های پروتئین (21 ژانویه 2004). بازیابی 3.17.2010
  16. ↑ کندرو جی سی، بودو جی، دینتزیس اچ ام، پریش آر جی، ویکوف اچ، فیلیپس دی سی (مارس 1958). "یک مدل سه بعدی از مولکول میوگلوبین به دست آمده با تجزیه و تحلیل اشعه ایکس". طبیعت . 181 (4610): 662-6. Bibcode :1958Natur.181..662K. doi : 10.1038/181662a0. PMID  13517261. S2CID  4162786.
  17. ↑ Stoddart C (1 مارس 2022). "زیست شناسی ساختاری: چگونه پروتئین ها نمای نزدیک خود را پیدا کردند". مجله دانستنی . doi : 10.1146/knowable-022822-1 . بازبینی شده در 25 مارس 2022 .
  18. ↑ جایزه نوبل شیمی 1962
  19. ↑ Garry DJ، Kanatous SB، Mammen PP (2007). "بینش مولکولی در مورد نقش عملکردی میوگلوبین". هیپوکسی و گردش خون پیشرفت در پزشکی تجربی و زیست شناسی. جلد 618. اسپرینگر. ص 181-93. doi :10.1007/978-0-387-75434-5_14. شابک 978-0-387-75433-8. PMID  18269197.
  20. ↑ آکابوشی ای (1985). "کلون سازی ژن میوگلوبین انسانی". ژن . 33 (3): 241-9. doi :10.1016/0378-1119(85)90231-8. PMID  2989088.
  21. ↑ هاروی جی دبلیو (2008). "متابولیسم آهن و اختلالات آن". بیوشیمی بالینی حیوانات اهلی . الزویر. صص 259-285. doi :10.1016/b978-0-12-370491-7.00009-x. شابک 978-0-12-370491-7. میوگلوبین یک پروتئین متصل به اکسیژن است که عمدتاً در ماهیچه ها قرار دارد. میوگلوبین به عنوان یک مخزن اکسیژن موضعی عمل می کند که می تواند به طور موقت اکسیژن را در زمانی که اکسیژن خون در دوره های فعالیت شدید عضلانی ناکافی است، تامین کند. آهن موجود در گروه هِم برای اتصال به اکسیژن باید در حالت Fe+2 باشد. اگر آهن به حالت Fe+3 اکسید شود متمیوگلوبین تشکیل می شود.
  22. ↑ Wilson MT، Reeder BJ (2006). "میوگلوبین". در Laurent GJ, Shapiro SD (ویراستار). دایره المعارف طب تنفسی . آکسفورد: انتشارات آکادمیک. صص 73-76. doi :10.1016/b0-12-370879-6/00250-7. شابک 978-0-12-370879-3.
  23. ^ مک گی اچ (2004). در مورد غذا و آشپزی: علم و دانش آشپزخانه . نیویورک: اسکریبنر. ص 148. شابک 0-684-80001-2.
  24. ↑ Fraqueza MJ، Barreto AS (سپتامبر 2011). "رویکرد مخلوط های گازی برای بهبود ماندگاری گوشت بوقلمون در بسته بندی اتمسفر اصلاح شده: اثر مونوکسید کربن". علوم طیور . 90 (9): 2076-84. doi : 10.3382/ps.2011-01366 . PMID  21844276.
  25. ↑ «شرکت‌های گوشتی از استفاده از مونوکسید کربن دفاع می‌کنند». تجارت . تریبون ستاره مینیاپولیس. آسوشیتدپرس. 30-10-2007. بایگانی شده از نسخه اصلی در 2013-12-25 . بازیابی شده در 2013-02-11 .
  26. ↑ Shelton K، Najera K، Ajredini S، Navarro J، Frangias T (آوریل 2020). "جادوی مولکولی گوشت های "بی گوشت": شباهت های ساختاری و ترتیبی بین لگهموگلوبین سویا و گلوبین های گاوی". مجله FASEB . 34 (S1): 1. doi : 10.1096/fasebj.2020.34.s1.04866 .
  27. ↑ Bandoim L (۲۰ دسامبر ۲۰۱۹). "تصمیم FDA درباره لگهموگلوبین سویا برای برگر غیرممکن چه معنایی دارد". فوربس ​بازیابی شده در 4 مارس 2020 .
  28. ↑ «تغییرکننده طعم در جایگزین‌های گوشت...» Motif FoodWorks برای راه‌اندازی پروتئین باندینگ هِم که «طعم و عطر گوشت واقعی» را ارائه می‌کند». foodnavigator-usa.com . 17 سپتامبر 2021.
  29. ↑ "Re: GRAS Notice No. GRN 001001". fda.gov . 03-12-2021.
  30. ↑ «Moolec اولین شرکت کشاورزی مولکولی است که به تأیید وزارت کشاورزی ایالات متحده برای پروتئین‌های حیوانی گیاهی رسیده است». یاهو فاینانس 22 آوریل 2024.
  31. ↑ Berridge BR، Van Vleet JF، Herman E (2013). "سیستم های عضلانی قلبی، عروقی و اسکلتی". کتاب پاتولوژی سم شناسی هاشک و روسو . الزویر. صفحات 1567-1665. doi :10.1016/b978-0-12-415759-0.00046-7. شابک 978-0-12-415759-0. میوگلوبین یک پروتئین هِم اتصال دهنده اکسیژن با وزن مولکولی کم است که منحصراً در سلول های قلب و ماهیچه های اسکلتی یافت می شود. در خون، میوگلوبین در درجه اول به گلوبولین های پلاسما، مجموعه ای که توسط کلیه ها فیلتر می شود، متصل می شود. اگر غلظت پلاسما از ظرفیت اتصال پلاسما بیشتر شود (1.5 میلی گرم در دسی لیتر در انسان)، میوگلوبین شروع به ظاهر شدن در ادرار می کند. غلظت بالای میوگلوبین می تواند رنگ ادرار را به رنگ قرمز مایل به قهوه ای تیره تغییر دهد.
  32. ↑ ناکا تی، جونز دی، بالدوین آی، فیلی ان، بیتس اس، گوهل اچ، و همکاران. (آوریل 2005). پاکسازی میوگلوبین با هموفیلتراسیون با شار فوق العاده بالا در مورد رابدومیولیز شدید: گزارش موردی. مراقبت های ویژه 9 (2): R90-5. doi : 10.1186/cc3034 . PMC 1175920 . PMID  15774055. 
  33. ↑ وبر ام، راو ام، مادلنر کی، الساسر آ، بانکوویچ دی، میتروویچ وی، و همکاران. (نوامبر 2005). "کاربرد تشخیصی ایمونواسی های جدید برای نشانگرهای قلبی cTnI، میوگلوبین و توده CK-MB". بیوشیمی بالینی . 38 (11): 1027-30. doi :10.1016/j.clinbiochem.2005.07.011. PMID  16125162.
  34. ↑ داسگوپتا، واحد ا (2014). "نشانگرهای قلبی". شیمی بالینی، ایمونولوژی و کنترل کیفیت آزمایشگاهی . الزویر. صص 127-144. doi :10.1016/b978-0-12-407821-5.00008-5. شابک 978-0-12-407821-5. میوگلوبین یک پروتئین هِم است که هم در ماهیچه های اسکلتی و هم در ماهیچه های قلبی یافت می شود. میوگلوبین معمولاً 1 ساعت پس از انفارکتوس میوکارد در گردش خون آزاد می شود،... میوگلوبین به دلیل وجود مقادیر زیادی میوگلوبین در عضله اسکلتی، ویژگی بالینی ضعیفی دارد. برخی از مطالعات پیشنهاد می کنند که آزمایش میوگلوبین را به آزمایش تروپونین I اضافه کنید تا ارزش تشخیصی را بهبود بخشد [4]. میوگلوبین که پروتئین کوچکی است از طریق ادرار دفع می شود و سطح بالایی از میوگلوبین سرم در بیماران مبتلا به نارسایی حاد کلیوی (سندرم اورمیک) مشاهده می شود. نارسایی حاد کلیه نیز از عوارض رابدومیولیز است، ...
  35. ^ ab شماره دسترسی به منبع پروتئین جهانی P02144 در UniProt .
  36. ↑ Drago RS (1980). "واکنش های رادیکال آزاد سیستم های فلزات واسطه". بررسی های شیمی هماهنگی . 32 (2): 97-110. doi :10.1016/S0010-8545(00)80372-0.
  37. ↑ Collman JP، Brauman JI، Halbert TR، Suslick KS (اکتبر 1976). "ماهیت اتصال O2 و CO به متالوپورفیرین ها و پروتئین های هم". مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم ایالات متحده آمریکا . 73 (10): 3333-7. Bibcode :1976PNAS...73.3333C. doi : 10.1073/pnas.73.10.3333 . PMC 431107 . PMID  1068445. 
  38. ↑ لیپارد اس جی، برگ جی ام (1994). اصول شیمی بیوان آلی . دره میل، کالیفرنیا: کتاب های علوم دانشگاهی. شابک 0-935702-73-3.

در ادامه مطلب

لینک های خارجی