Medicina

Proteínas globulares
I. VISIÓN DE CONJUNTO
En el capítulo anterior se describen los tipos de estructuras secundaria y terciaria que constituyen los ladrillos y la argamasa de la arquitectura de las proteínas. Si se dispone de estos elementos estructurales fundamentales en diferentes combinaciones, pueden construirse proteínas de gran diversidad que son capaces de realizar varias funcionesespecializadas. En este capítulo se examina la relación que existe entre la estructura y la función de las hemoproteínas globulares, de gran importancia desde el punto de vista clínico. Las proteínas estructurales fibrosas se comentan en el capítulo 4.

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A

II. HEMOPROTEÍNAS GLOBULARES
Las hemoproteínas son un grupo de proteínas especializadas que contienen un grupo hemo como grupo prostéticoestrechamente unido (v. pág. 54.) El papel del grupo hemo viene dictado por el ambiente creado por la estructura tridimensional de la proteína. Por ejemplo, el grupo hemo de un citocromo funciona como un portador de electrones que es alternativamente oxidado y reducido (v. pág. 75). Por el contrario, el grupo hemo de la enzima catalasa forma parte del sitio activo de la enzima que cataliza ladescomposición del peróxido de hidrógeno (v. pág. 146). En la hemoglobina y la mioglobina, las dos hemoproteínas más abundantes en el ser humano, el grupo hemo sirve para unir reversiblemente el oxígeno. A. Estructura del grupo hemo El grupo hemo es un complejo de protoporfirina IX y hierro ferroso (Fe2+) (fig. 3-1). El hierro se mantiene en el centro de la molécula de hemo mediante enlaces a los cuatronitrógenos del anillo de porfirina. El Fe2+ del hemo puede formar otros dos enlaces, uno a cada lado del anillo de porfirina planar. En la mioglobina y la hemoglobina, una de estas posiciones está coordinada con la cadena lateral de un residuo de histidina de la molécula de globina, mientras que la otra posición está disponible para unir oxígeno (fig. 3-2) (v. información sobre la síntesis y ladegradación del grupo hemo en la pág. 278). B. Estructura y función de la mioglobina La mioglobina, una hemoproteína presente en el músculo cardíaco y esquelético, funciona a la vez como depósito para el oxígeno y como transportador de oxígeno que aumenta la velocidad de transporte del oxígeno dentro de la célula muscular. La mioglobina consta de una cadena polipeptídica única que esestructuralmente similar a cada una

B
El hierro puede formar seis enlaces: cuatro con los nitrógenos de la porfirina, más otros dos enlaces añadidos, uno por encima y uno por debajo del anillo de porfirina planar.

COOCH2 CH2 H C C H3C C C C N N C Fe HC C N N H2C C C C C C C H CH H 3

C

COOCH2 CH2 C CH3

C C C C CH3 C C H CH2

Figura 3-1
A. Hemoproteína (citocromo c). B. Estructura del grupohemo.

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3. Proteínas globulares

A
B G C E D

B

Histidina proximal (F8)

Molécula de oxígeno (O2)

Fe

H A

F

Hemo
Hemo

Histidina distal (E7) Hélice F Hélice E

Figura 3-2
A. Modelo de la mioglobina que muestra las hélices A a H. B. Diagrama esquemático del sitio de unión al oxígeno de la mioglobina.

de las cadenas polipeptídicas individuales que sonsubunidades de la molécula de hemoglobina. Esta homología hace de la mioglobina un modelo útil para interpretar algunas de las propiedades más complejas de la hemoglobina.
1. Contenido α-helicoidal: la mioglobina es una molécula compacta,

con aproximadamente el 80% de su cadena polipeptídica plegada en ocho tramos de hélice α. Estas regiones α-helicoidales, marcadas de A a H en la figura 3-2A,terminan por la presencia de prolina, cuyo anillo de cinco miembros no puede acomodarse en una hélice α (v. pág. 16), o bien por la de giros β y bucles estabilizados por puentes de hidrógeno y enlaces iónicos (v. pág. 17).

2. Localización de los residuos de aminoácidos polares y no polares:

el interior de la molécula de mioglobina está compuesto casi por completo de aminoácidos no polares. Están...