运铁蛋白与储铁蛋

关于运铁蛋白与储铁蛋运铁蛋白(TF)的分类：血清运铁蛋白(Serumtransferrin)乳铁蛋白(lactoferrin,LF)黑素运铁蛋白伴清蛋白第2页,共20页，星期六，2024年，5月以乳铁蛋白(LF)为例说明：人乳铁蛋白分子的三维结构图第3页,共20页，星期六，2024年，5月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。第4页,共20页，星期六，2024年，5月运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。第5页,共20页，星期六，2024年，5月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第6页,共20页，星期六，2024年，5月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。第7页,共20页，星期六，2024年，5月运铁蛋白的功能：通过结合，输运，解离来控制Fe+3在体液中的含量，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。第8页,共20页，星期六，2024年，5月Fe3+释放动力学机理：

双铁运铁蛋白Fe3+脱除的过程如下

Tf-FeNFeC-Tf-FeNapoTfTf-FeC

k1Ck2Ck1Nk2N实验测得的反应速率常数K1N=K2N=KN

K1C=K2C=KC第9页,共20页，星期六，2024年，5月储铁蛋白(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。没有与铁离子的储铁蛋白称为原储铁蛋白

(apoferritin)。第10页,共20页，星期六，2024年，5月

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。第11页,共20页，星期六，2024年，5月亲水性通道第12页,共20页，星期六，2024年，5月亲水性通道Fe(II)isprobablynotaccompaniedbyallsixwatermoleculesofthehydratedcomplexasitpassesthroughthechannel,becausethisentirecomplexwouldbetoolargetofitthroughthechannel.Mostlikely,Fe(II)iscoordinatedtosomewatermoleculesandtosomepolarsidechainsliningthechannelasitpassesfromtheinsidetotheoutsideoftheferritinshell.Onceoutsidetheshell,theFe(II)thenregainsthesixwatermoleculesandisagainsolvatedasFe(H2O)62+.第13页,共20页，星期六，2024年，5月疏水性通道第14页,共20页，星期六，2024年，5月疏水性通道Thesidechainofleucinecontainsonlycarbonandhydrogenatoms,whichhavesimilarelectronegativities.Hence,thefour-foldchannelisconsideredtobenonpolar.sothischanneldoesnotinteractfavorablywiththeFe2+ion,andFe2+doesnotleavetheferritinshellthroughthesechannels.Rather,itisthoughtthatthesechannelsfunctionasthesiteofelectrontransfer,wherebytheFe(III)intheminerallatticeisreducedtoFe(II).However,themechanismofthiselectrontransferisnotwellunderstood.第15页,共20页，星期六，2024年，5月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？第16页,共20页，星期六，2024年，5月研究表明：当处于低铁（Fe/protein<50）时，发生如下反应：2Fe2++O2+4H2O2FeOOHcore+H2O2+4H+当处于高铁（Fe/protein>200）时，发生如下反应：4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O氧化反应4Fe3++8H2O4FeOOHcore+12H+水解反应第17页,共20页，星期六，2024年，5月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第18页,共20页，星期六，2024年，5月H亚基的亚铁氧化酶催化Fe2+氧化反应：2Fe2++O2+3H2O［Fe2O(OH)2］2++H2O2+H+［Fe2O(OH)2］2++H2O