Hemerythrin

Hemerythrin je oligomerní protein přenášející kyslík (O₂) u mořských bezobratlých sumýšovců, hlavatců, a ramenonožců, a u kroužkovců rodu Magelona; obdobným monomerním proteinem ve svalech mořských bezobratlých je myohemerythrin. Hemerythrin a myohemerythrin jsou v deoxygenované formě bezbarvé, ale po navázání kyslíku získávají fialovo-růžové zbarvení. Hemerythrin neobsahuje hem.

Trimerní komplex hemerythrinu

Hemerythrin se u některých kroužkovců také podílí na nespecifické imunitě a na regeneraci tkání.^[1]

Mechanismus vázání kyslíku

Většina přenašečů kyslíku navazuje O₂ prostřednictvím komplexů s dikyslíkem, ale hemerythrin přechovává O₂ jako hydroperoxid (HO₂, -OOH⁻). Místo navazující O₂ obsahuje dva atomy železa., které jsou s bílkovinným řetězcem spojeny karboxylátovými postranními řetězci kyseliny glutamové a asparagové a pěti zbytky histidinu. Hemerythrin a myohemerythrin mají několik forem lišících se oxidačními a ligačními stavy železa:

Fe2+—OH—Fe2+	deoxy (redukovaný)
Fe2+—OH—Fe3+	polooxidovaný
Fe3+—O—Fe3+—OOH−	oxy (oxidovaný)
Fe3+—OH—Fe3+— (jiný ligand)	met (oxidovaný)

Připojování O₂ na hemerythrin probíhá dvouelektronovou oxidací diželeznatého centra za vzniku hydroperoxidu (OOH⁻):

Aktivní místo hemerythrinu před a po navázání kyslíku

Deoxyhemerythrin obsahuje dva vysokospinové železnaté ionty spojené hydroxylovou skupinou (A). Jeden iont je šestivazný a druhý pětivazný. Hydroxyl je nejen můstkovým ligandem, ale také donorem protonu na O₂. Tímto přenosem protonu se vytvoří můstek tvořený jedním atomem kyslíku (μ-oxo) u oxy- a methemerythrinu. O₂ se naváže na volné koordinační místo pětivazného Fe²⁺ (B). Následně oddělením elektronů od železnatých iontů vznikne dvojjaderné železité centrum (Fe³⁺,Fe³⁺) s navázaným peroxidem (C).^[2][3]

Kvaternární struktura

Homooktamer hemerythrinu s monomerní jednotkou vyznačenou žlutě

Hemerythrin se obvykle vyskytuje jako homooktamer nebo jako heterooktamer skládající se z jednotek α- a β, každé o molekulové hmotnosti 13–14 kDa, jsou ale známy i dimerní, trimerní a tetramerní formy. Podjednotky se skládají ze čtyř α-helixů, na které se váže dvojjaderné Fe centrum.

Na rozdíl od hemoglobinu většina hemerythrinů neobsahuje kooperativní vazby na kyslík, a jejich účinnost je tak oproti hemoglobinu asi čtvrtinová; výjimkou jsou hemerythriny některých ramenonožců. Kooperativní vazby vznikají interakcemi mezi podjednotkami: oxygenace jedné zvyšuje afinitu druhé vůči kyslíku.

Afinita hemerythrinu vůči oxidu uhelnatému (CO) je nižší než afinita ke kyslíku, zatímco u hemoglobinu je naopak výrazně vyšší. Nízká afinita hemerythrinu k CO je způsobena tím, že komplexy CO obvykle nevytváří vodíkové vazby.

Kationtová vazebná doména

Hemerythrin/HHE kationtová vazebná doména je u hemerythrinů, myohemerythrinů, a podobných bílkovin zdvojená. Na tuto doménu se u hemerythrinů navazuje železo, ale u podobných proteinů může jít i o jiné kovy, například u hemerythrinu Nereis diversicolor jde o kadmium. Obsahuje je také NorA protein u Cupriavidus necator, který reguluje odpověď na oxid dusnatý. Do odpovědi na přítomnost NO je rovněž zapojen protein z Cryptococcus neoformans (Filobasidiella neoformans) obsahující hemerythrin/HHE.^[4]

Protein Staphylococcus aureus mající tuto doménu, ScdA, sloužící k opravě Fe-S shluku se uplatňuje, když organismus přechází do prostředí s nízkým obsahem kyslíku; pravděpodobně tak působí jako zásobárna kyslíku.^[5]

Hemerythrin/HHE (H-HxxxE-HxxxH-HxxxxD) proteiny u bakterií se účastní signální transdukce a chemotaxe. Vzdáleněji příbuznými jsou H-HxxxE-H-HxxxE proteiny (například E3 ligáza) a zvířecí F-box proteiny (H-HExxE-H-HxxxE).^[6]