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1、运铁蛋白与储铁蛋白,郭春兰 2010-12-09,主要内容,运铁蛋白的结构 运铁蛋白的功能 储铁蛋白的结构 储铁蛋白的功能,运铁蛋白(TF)的分类： 血清运铁蛋白(Serum transferrin) 乳铁蛋白(lactoferrin,LF) 黑素运铁蛋白 伴清蛋白,以乳铁蛋白(LF)为例说明：,人乳铁蛋白分子的三维结构图,Baker等用X射线分析法得出了人LF的完整晶体结构，即两个结构基本相同的叶N-叶和C-叶，中间由一段螺旋肽链(A图c处)连接。 每个叶片形成两个相似的结构域，其中N端N1，N2，C端C1,C2，且两结构域间存在一狭缝以结合Fe+3。因此每个LF分子可结合两个Fe+3。,运
2、铁蛋白与金属离子结合 两个Fe3+均与两个酪氨酸(Tyr)中的酚羟基氧，天冬氨酸(Asp)中的羧基氧，组氨酸(His)中的咪唑氮，以及CO32-中的两个氧配位，形成畸变八面体构型。,运铁蛋白的构象变化,底物（Fe3+）和半阴离子（CO32-）对人运蛋白N叶片构象变化的影响,X射线分析发现，Fe3+结合LF之后会引起LF的构象发生变化，即Fe3+结合到LF的裂缝内部之后，相应的两结构域闭合，使得LF分子结构更加紧密。 这种构象的变化，解释了铁饱和的LF分子（Fe-LF)比脱铁的LF分子（Apo-LF)更不易于变性和水解的原因。,运铁蛋白的功能： 通过结合，输运，解离来控制Fe+3在体液中的含量，
3、从而避免Fe+3的沉降，进而维持Fe+3的可利用性。 运铁蛋白与Fe+3紧密结合可阻止Fe+3对自由基形成的催化作用，起到抗毒作用。 运铁蛋白与Fe+3紧密结合可阻止细菌与Fe+3的结合，起到抗菌的作用。,Fe3+释放动力学机理： 双铁运铁蛋白Fe3+脱除的过程如下 Tf-FeN FeC-Tf-FeN apoTf Tf-FeC,k1C,k2C,k1N,k2N,实验测得的反应速率常数 K1N=K2N=KN K1C=K2C=KC,储铁蛋白( ferritin ) 是一种球状蛋白，包含24个亚基，是原核生物与真核生物最主要储存铁离子的蛋白质，主要功能是让铁离子的储存维持在可溶而且对细胞无害的状态。没
4、有与铁离子的储铁蛋白称为原储铁蛋白 ( apoferritin )。,八个三重轴通道由亲水性残基（Asp,Glu,His,Tyr）排列而成，即亲水性通道，六个四重轴通道由多个亲脂性Leu残基，即疏水性通道。 早期研究： 人心肌细胞储铁蛋白的亚基记为H亚基，人肝细胞储铁蛋白的亚基记为L亚基。,亲水性通道,亲水性通道,Fe(II) is probably not accompanied by all six water molecules of the hydrated complex as it passes through the channel, because this entire co
5、mplex would be too large to fit through the channel. Most likely, Fe(II) is coordinated to some water molecules and to some polar side chains lining the channel as it passes from the inside to the outside of the ferritin shell. Once outside the shell, the Fe(II) then regains the six water molecules
6、and is again solvated as Fe(H2O)62+.,疏水性通道,疏水性通道,The side chain of leucine contains only carbon and hydrogen atoms, which have similar electronegativities. Hence, the four-fold channel is considered to be nonpolar.so this channel does not interact favorably with the Fe2+ ion, and Fe2+ does not leave
7、 the ferritin shell through these channels. Rather, it is thought that these channels function as the site of electron transfer, whereby the Fe(III) in the mineral lattice is reduced to Fe(II). However, the mechanism of this electron transfer is not well understood.,储铁蛋白的主要功能是铁的储备，即机体或细胞铁过剩时可吸收，而缺少时
8、又释放。,铁是如何积聚于储铁蛋白，铁又如何从储铁蛋白中释放出来呢？,研究表明：,当处于低铁（Fe/protein50）时，发生如下反应： 2Fe2+O2+4H2O 2FeOOHcore+H2O2+4H+,当处于高铁（Fe/protein200）时，发生如下反应： 4Fe2+O2+4H+ 4Fe3+2H2O 氧化反应 4Fe3+8H2O 4FeOOHcore+12H+ 水解反应,L亚基作用：铁核的形成 H亚基作用：Fe2+结合与氧化,储铁蛋白H亚基的亚铁氧化酶活性部位,H亚基的亚铁氧化酶催化Fe2+氧化反应： 2Fe2+O2+3H2O Fe2O(OH)22+H2O2+H+,Fe2O(OH)22+H2O FeOOHcore+ 2H+ 双核Fe3+-O桥连配合物,Thank you!,
