Ero sivun ”B12-vitamiinin sitoutuminen transkobalamiiniin” versioiden välillä
| [arvioimaton versio] | [arvioimaton versio] |
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
Thi (keskustelu | muokkaukset) Ei muokkausyhteenvetoa |
Thi (keskustelu | muokkaukset) Ei muokkausyhteenvetoa |
||
Rivi 7:
Kaksi nisäkkäiden aineenvaihdunnassa toimivaa entsyymiä, metioniinisyntaasi sekä
metyyli-malonyyli-koentsyymi A -mutaasi, vaativat kofaktoreikseen B12-vitamiinin eli
kobalamiinin (Cbl) johdannaisen. Metioniinisyntaasin
(metyyli-B12) ja metyyli-malonyyli-koentsyymi A -mutaasi vaatii toimiakseen puolestaan 5’-
adenosyylikobalamiinia (kofaktori B12 eli Ado-Cbl).
Nisäkkäät eivät pysty itse syntetisoimaan B12-vitamiinia vaan ovat täysin ravinnosta saatavan - ja pieneliöiden kuten eräiden [[salmonella]]- ja [[Propionibacterium-bakteeri]]lajien valmistaman - B12-vitamiinin varassa. Tämän seurauksena nisäkkäille on kehittynyt monimutkainen kolmeen eri kantajaproteiiniin ja näiden kalvoreseptoreihin perustuva B12-vitamiinin kuljetusjärjestelmä, jolla ravinnon B12-vitamiini saadaan otettua [[ruoansulatuskanava]]n seinämän läpi [[verenkierto]]on ja [[solu]]ihin.
Vapaa B12-vitamiini sitoutuu ensimmäisenä syljen haptokorriiniin (HC), ja pysyy
sitoutuneena HC-Cbl-kompleksin ohutsuolessa tapahtuvaan proteolyysiin saakka. Tämän
jälkeen kobalamiini sitoutuu ohutsuolessa mahan epiteelisolujen erittämälle sisäiselle tekijälle eli intrinsic factorille (IF), ja IF-Cbl siirtyy ohutsuolen seinämän läpi reseptorivälitteisellä endosytoosilla. Tämän jälkeen noin neljäsosa B12-vitamiinista sitoutuu transkobalamiini IIproteiiniin (TC-II), ja loput sitoutuvat plasman haptokorriiniin, joka voi imeytyä ainoastaan hepatosyytteihin. Myös TC-Cbl-kompleksi otetaan soluihin plasmasta reseptorivälitteisellä endosytoosilla, mutta tämän mekanismia ei vielä tunneta tarkkaan. TC-Cbl hajotetaan lysosomeissa ja vapautunut kobalamiini muokataan sytoplasmassa metyylikobalamiiniksi ja Ado-Cbl:ksi mitokondrioissa.
Suurin osa [[transkobalamiini]]n rakennetutkimuksesta on tehty ihmisen ja naudan
transkobalamiinilla, joiden aminohapposekvenssit ovat 73 prosenttisesti
proteiinit ovat myös sekundääri- ja tertiäärirakenteeltaan hyvin samankaltaisia. Ilmeisesti
verisuonten endoteelin tuottama TC koostuu kahdesta alayksiköstä, N-terminaalisesta noin
Rivi 35 ⟶ 26:
vakautuu disulfidisilloilla. Noin 100 aminohapon β-domeeni muodostaa 5-juosteisen β-levyn,
sekä sitä vasten toisen kolmejuosteisen levyn ja yhden α-heliksin muodostavan rakenteen.
Lajista riippuen 9-11 aminohapon linkkerijakso yhdistää alayksiköt.
Kuvassa A{{lähde}} on esitetty naudan transkobalamiinin sekundäärirakenne, kuvassa B{{lähde}} on lähikuva His-175-aminohappoon sitoutuneesta kobalamiinista, kuvassa C{{lähde}} on esitettynä trasnkobalamiinin rakenne topologiakaaviona ja kuvassa D{{lähde}} ihmisen ja naudan transkobalamiinin superpositio, joka esittää rakenteiden eroavaisuudet (α-domeeni on kuvattu punaisella, β sinisellä, linkkerijakso vihreällä ja kobalamiini oranssilla). Kuvassa D nuolet osoittavat transkobalamiinissa linkkerin lisäksi olevia joustavampia alueita. Kobalamiini sitoutuu α- ja β-domeenien väliin niin kutsutussa ”base on” -konformaatiossa, eli korriinirenkaan [[koboltti]]-keskusatomi koordinoituna dimetyylibentsimidatsoliin ja kohtisuorassa alayksiköiden välistä tilaa vastaan.
Kobalamiinin ja TC:n välille muodostuu kahdenlaisia voimakkaita vuorovaikutuksia.
Ensinnäkin Co-atomi (hapetusluvulla +3) muodostaa koordinaatiosidoksen ylemmän
aksiaalisen ligandin ja His-175:n (naudalla, ihmisellä His-173) sivuketjun kanssa. Lisäksi
joukko vetysidoksia muodostuu joko suoraan tai liuotinmolekyylien avulla TC:n ja
fosfaattiryhmästä. α-alayksikkö muodostaa yhteensä 13 vetysidosta (kuusi suoraan ja
seitsemän liuotinmolekyylien välityksellä)
pääasiassa aminohappotähteiden sivuketjuilla, kun taas β-domeeni muodostaa vetysidoksia vain rungon happi- ja typpiatomeilla.▼
▲pääasiassa aminohappotähteiden sivuketjuilla, kun taas β-domeeni muodostaa vetysidoksia
Kobalamiini on hyvin tiukasti hautautuneena transkobalamiinialayksiköiden väliin, sillä sen pinnasta jää vain noin 7 % liuottimen ulottuville. Proteiinin ulkopuolelle kobalamiinista näkyy vain sivuketjun nukleotidin riboosi ja sen 5’-hydroksyyliryhmä. Kobalamiini puristuu sen verran tiukasti proteiinin sisälle, että ihmisen TC-Cbl:ssä havaitaan korriinirenkaan hiiliatomin lievä deformaatio, joka johtuu steerisestä esteestä metyyliryhmän ja Tyr-362:n fenyylihapen välillä. Naudan transkobalamiinissa tätä aminohappoa vastaa pienikokoisempi Phe-367, joten steerisiä esteitä ei synny.
Kobalamiini voi sitoutua vetysidoksin ensin joko α- tai β-domeeniin. Kun sitoutuminen jompaan kumpaan on tapahtunut, domeenit liikkuvat lähemmäksi toisiaan ja B12-vitamiini ”kapseloidaan” sitoutumispaikkaansa. Sulkeutuminen tapahtuu yhdessä vaiheessa ja sen nopeusvakio on noin 107-108 M-1s-1. Sitoutumisnopeuden tarkastelussa on muistettava, että kobolttiatomin ylempään aksiaaliseen asemaan voi olla koordinoituneena esimerkiksi syanotai itriloryhmä (CN- tai N3-) tai vesi, kuten aquokobalamiinin tapauksessa. Kobolttiin sitoutuva histidiinitähde ei syrjäytä CN-:a tai N3-:a, mutta aquokobalamiinin sitoutuessa havaitaan toinen hitaammin tapahtuva sitoutumisvaihe, joka itse asiassa kuvaa veden substituutiota histidiinillä. Veden koordinaatiosidos kobolttiatomiin on sen verran heikompi, että melko vapaasti α7- ja α8-heliksien välissä liikkuva histidiini voi syrjäyttää vesimolekyylin, vaikka H2O → His substituutioreaktion aktivaatioenergia onkin kohtuullisen korkea 120 kJ mol-1.
Ohjattu mutageneesi-kokeissa todettiin, että TC:n Ser-174-Thr-186 -jakson sisältämien [[seriini]]-, [[aspartaatti]]- ja [[treoniini]]tähteiden osittainen korvaaminen hydrofobisemmalla alaniinilla hävittää TC:n kyvyn sitoa B12-vitamiinia, mutta esimerkiksi yhden vetysidoksen (Asp-176) poistaminen ei vaikuta sitomiskykyyn mitenkään. Tämä tukee aiemmin esitettyä havaintoa sitoutumisen ”epäselektiivisyydestä”, eli sitä ettei se kumpaan alayksikköön B12 ensimmäisenä sitoutuu ja vetysidosten tarkka lukumäärä tai se kummalta alayksiköltä ne ovat peräisin, ole sitoutumisen kannalta niin olennaista. Transkobalamiinilla on joka tapauksessa kyky sitoa kobalamiinia ja eri kobalamiinijohdannaisia nopeasti ja tiiviisti.
B12-vitamiinin tiivis sitoutuminen plasmassa esiintyvään kantajaproteiiniinsa on siis
kuljetettua turvallisesti proteiinivaipan sisällä soluihin ja sitä tarvitseville entsyymeille.
== Lähteet ==
* Wuerges, J., Garau, G., Geremia, S., Fedosov, S.N., Petersen, T.E. ja L. Randaccio. Structural basis for mammalian vitamin B12 transport by transcobalamin. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), 2006: 103(12): 4386-4391
* Fedosov, S.N., Fedosova, N.U., Nexø, E. ja T.E. Petersen. Conformational Changes of Transcobalamin Induced by Aquocobalamin Binding. The Journal of Biological Chemistry, 2000: 275(16): 11791-11798.
| |||