ヘモグロビン合成

の ヘモグロビン合成 ヘム合成とグロビン合成で構成されています。最後に、それぞれ4つのグロビンを持つ補綴ヘムグループは、鉄含有タンパク質複合体ヘモグロビンにリンクされています。ヘム合成とグロビン合成の両方に障害があると、深刻な健康問題を引き起こす可能性があります。

ヘモグロビン合成とは何ですか？

ヘモグロビン合成を理解するためには、まずヘモグロビンの構造の知識が必要です。ヘモグロビンは鉄を含むタンパク質複合体であり、人工のヘムグループを持つグロビンの4つのサブユニットで構成されています。

成人のヘモグロビンには、2つの同一のアルファグロビンと2つの同一のベータグロビンがサブユニットとして存在します。これらの各サブユニットは、ポルフィリン鉄（II）複合体からなる補綴ヘムグループにバインドされています。したがって、ヘモグロビン複合体には4つのヘムグループが含まれます。

化学環境に応じて、各ヘムグループは、酸素分子を第一鉄イオンに複雑な方法で結合できます。酸素が含まれているヘムグループの数に応じて、オキシヘモグロビン（高酸素）またはデオキシヘモグロビン（低酸素）について話します。

第一鉄イオンはポルフィリン環の中央に位置しています。側面には、グロビンのヒスチジン残基への複雑な結合があります。一方、鉄イオンのエネルギー状態によっては、酸素分子が錯体中に結合することもあります。エネルギー状態は、グロビンの構造の変化による外部の物理的および化学的条件の影響を受けます。

機能とタスク

ヘモグロビン合成の最後のステップは、4つのグロビン単位で補綴ヘムグループを組み立てて、鉄含有タンパク質複合体を形成することです。個々のコンポーネントは、独立した生合成経路によって形成されます。

ヘムグループのポルフィリン環の出発物質は、アミノ酸のグリシンとスクシニル-CoAです。 Succinyl-CoAは、コエンザイムAとコハク酸で構成されています。コハク酸は、エネルギー代謝の一部として、エネルギーの豊富なケトン体の分解の中間生成物です。酵素デルタアミノレブリン酸シンターゼの助けを借りて、デルタアミノレブリン酸はスクシニルCoAとグリシンから合成されます。 2分子のデルタアミノレブリン酸が凝縮して1分子の水がなくなり、ピロール誘導体ポルホビリノーゲンが形成されます。アンモニアの除去と酵素ウロポルフィリノーゲン-Iシンテターゼの助けにより、4分子のポルホビリオゲンが反応してヒドロキシメチルビランを形成します。これは、リング形成を伴うウロポルフィリノーゲンIIIに変換されます。

プロトポルフィリンは、ミトコンドリアでの酵素的脱炭酸および脱水により生成されます。酵素フェロケラターゼでは、鉄（II）イオンがこの分子に組み込まれ、ヘムが形成されます。細胞のサイトゾルでは、ヘムがタンパク質グロビンと結合して、鉄含有タンパク質複合体ヘモグロビンを形成します。

個々のグロビンの合成は、通常のタンパク質生合成を介して行われます。すでに述べたように、成人ヘモグロビン複合体には、アルファグロビンとベータグロビンの2つの同一のサブユニットが含まれています。その複雑な構造のために、完成したヘモグロビンは酸素を輸送し、それを生物のすべての細胞に供給する能力を発達させました。

ただし、中心の鉄と酸素の結合はそれほど強くなく、外部の化学的および物理的要因の影響を非常に受けやすくなります。これにより、ヘモグロビンは酸素をすばやく吸収および放出できます。ヘモグロビンの酸素含有量は、とりわけ、pH、二酸化炭素または酸素分圧または温度の要因に依存します。これらの影響を与える変数は、たとえば、グロビンの適合性を変化させるため、エネルギーおよび立体状態のわずかな変化によって酸素結合を強化または弱めることができます。

pH値が低く、二酸化炭素分圧が高いと、鉄（II）イオンへの酸素結合が弱まり、酸素の放出が促進されます。まさにこれらの条件下で、より強い代謝回転が起こり、酸素需要も増加します。したがって、酸素輸送システムは、ヘモグロビン機能を介して身体的ニーズに最適に調整されます。

病気と病気

ヘモグロビン合成の障害は、さまざまな病気を引き起こす可能性があります。ヘムの合成の破壊に基づく遺伝性疾患がいくつかあります。その過程で、ヘム前駆体が体内に蓄積し、とりわけ光に対する過敏症を引き起こします。これらのいわゆるポルフィリン症では、ポルフィリンは血管または肝臓にさえ保存されます。一部の形のポルフィリン症は、光にさらされると、より多くの放射線エネルギーを蓄えます。エネルギーが放出されると、露出した組織を攻撃して破壊する酸素ラジカルが生成されます。これは激しいかゆみや灼熱痛につながります。

斑岩には7つの形式があります。ヘムの構築は、7つの酵素が関与する8段階のプロセスです。酵素の機能が不十分な場合は、ヘム合成のこの時点でそれぞれの前駆体が保存されます。症状に基づいて、ポルフィリン症は2つの主要なグループに分けられます。いわゆる皮膚ポルフィリン症は、光に対する皮膚の痛みを伴う感受性が特徴です。肝性ポルフィリン症では、重度の腹痛、吐き気、嘔吐を伴う肝病変が優勢です。ただし、多くの場合、2つの症状複合体の間には重複があります。

ポルフィリン症はしばしば急性発作を伴う断続的な経過を示します。ポルフィリン症の種類に応じて、これらは突然の痛みを伴う皮膚反応、疝痛のような腹痛、吐き気/嘔吐、尿の赤色、発作、神経学的欠損、さらには精神病に現れます。

ヘモグロビン合成の他の障害は、対応する遺伝子の変異によるグロビン分子の不完全な合成に関連しています。例は、いわゆる鎌状赤血球貧血またはサラセミアです。鎌状赤血球貧血では、ベータグロビンサブユニットのタンパク質が遺伝子改変されています。このタンパク質の6位では、アミノ酸グルタミン酸がバリンに置き換えられています。酸素が不足すると、該当するヘモグロビンは鎌状になり、凝集して小さな血管を詰まらせます。これは生命にかかわる循環障害をもたらします。サラセミアは、アルファまたはベータグロビンのグロビンチェーン形成の減少につながるさまざまなヘモグロビン奇形のグループです。重度の貧血が最も重要な症状です。