ミオグロビンは、骨格筋および心筋細胞の細胞質ゾルで見られる細胞内の球状タンパク質です。その主な機能は、酸素貯蔵を構成し、酸素の細胞内輸送を促進することです。
ジョンケンドリューとマックスペルーツは、球状タンパク質に関する研究で1962年にノーベル化学賞を受賞しました。これらの著者は、それぞれミオグロビンとヘモグロビンの三次元構造を解明しました。歴史的に、ミオグロビンは三次元構造が決定された最初のタンパク質の1つでした。
3つの酸素化タンパク質の分子構造のグラフィック表示：レグヘモグロビン、ヘモグロビン、およびミオグロビン（出典：Veronica Stafford / CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0）via Wikimedia Commons）
球状タンパク質は球状のコンパクトな分子です。それらは細胞質ゾルまたは細胞膜の脂質部分に可溶です。それらは、主な機能が構造である繊維状タンパク質とは対照的に、主な生物学的作用を担っています。
ミオグロビンは新鮮な肉に赤い色を与えます。これは、ミオグロビンがオキシミオグロビンとして酸素化され、それを構成する鉄が第一鉄の形のMb-Fe2 + O2である場合に発生します。
肉が環境に曝されると、不安定な第一鉄は酸化して第二鉄になり、これらの条件下では、メタミオグロビン（Mb-Fe3 + + O2-）の形成により色が茶色の色調に変わります。
通常、血中ミオグロビンレベルは非常に低く、1リットルあたりのマイクログラム（μg/ L）のオーダーです。これらのレベルは、骨格筋横紋筋融解症や組織破壊を伴う心筋梗塞やいくつかのミオパシーのように筋肉破壊が起こると増加します。
尿中のその存在は、組織の損傷が非常に重要である特定の条件で観察されます。心臓発作の早期診断値は議論の余地があります。
ミオグロビンの構造
ミオグロビンの分子量は、ヘムグループを含めて約18 kDaです。それは「鋭いターン」によって結合された4つのらせんセグメントで構成されています。これらのミオグロビンヘリックスはしっかりと詰め込まれており、ヘムグループが削除された場合でも構造的完全性を維持します。
球状タンパク質だけでなく、すべての細胞タンパク質の構造は階層的であるため、ミオグロビンの構造も階層的です。最初のレベルはアミノ酸の線形シーケンスによって形成される一次構造であり、ミオグロビンは153アミノ酸の鎖によって構成されます。
ミオグロビンのらせん状および球状構造の図式的スキーム（出典：Dcrjsr / CC BY（https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)、Wikimedia Commons経由）
ミオグロビンの二次構造は、アルファヘリックスのコンフォメーションで構成されています。ミオグロビンは、非周期的配置の短いセグメントによって結合されたポリペプチド部分を繰り返すことによって形成される8つのアルファヘリックスを含みます。
三次構造は、生物活性を伴う三次元構造で構成されています。この構造の最も重要な特徴は折り目です。四次構造とは、非共有結合または相互作用を介して分離およびリンクされた2つ以上のポリペプチド鎖の集合を指します。
ミオグロビンとそのヘム補綴グループ（出典：Thomas Splettstoesser / CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)、Wikimedia Commons経由）
ミオグロビンは非常にコンパクトな構造をしており、疎水性残基は内側に向けられ、親水性または極性残基は外側に向けられています。内部無極性残基は、ロイシン、バリン、メチオニン、およびフェニルアラニンで構成されています。唯一の内部極性残基は、活性部位で機能を持つ2つのヒスチジンです。
補綴ヘムグループは、ミオグロビンのポリペプチド鎖の無極性内部の裂け目にあります。このグループには、酸素と結合してオキシミオグロビンを形成する第一鉄の形の鉄が含まれています。
関数
ミオグロビンの機能は、その構造のヘムグループに酸素を結合し、筋肉機能のための酸素予備を形成することです。酸素は筋肉細胞の細胞質のミオグロビン構造に閉じ込められるので、遊離酸素によって決定されるその細胞内圧力は低いままです。
低い細胞内酸素圧は、細胞への酸素侵入の勾配を維持します。これは、血流から筋細胞への酸素の通過を促進します。ミオグロビンが飽和すると、細胞内酸素が増加し、勾配が徐々に減少するため、移行が減少します。
ミオグロビンへの酸素の結合曲線は双曲線です。曲線の最初の部分では、酸素分圧の小さな変化が、酸素によるミオグロビンの飽和に大きな変化をもたらします。
次に、酸素の分圧が増加するにつれて、飽和は増加し続けますが、よりゆっくりと、つまり、ミオグロビンの飽和を増加させるには、酸素の分圧のはるかに大きな増加が必要です。曲線が平らになります。
P50と呼ばれる曲線の親和性を測定する変数があります。これは、溶液に含まれるミオグロビンを50％飽和させるのに必要な酸素の分圧を表します。したがって、Ｐ５０が増加する場合、ミオグロビンはより低い親和性を有すると言われ、Ｐ５０が減少する場合、ミオグロビンは、酸素に対するより高い親和性を有すると言われる。
ミオグロビンとヘモグロビンの酸素結合曲線を調べると、調べた酸素の分圧では、ミオグロビンがヘモグロビンよりも飽和していることがわかります。これは、ミオグロビンの酸素に対する親和性が高いことを示しています。ヘモグロビン。
筋線維とミオグロビンの種類
骨格筋の組成にはさまざまな種類の筋線維があり、一部は遅いけいれんと呼ばれ、その他は速いけいれんと呼ばれます。高速単収縮線維は、構造的および代謝的に適応して、急速かつ活発かつ嫌気的に収縮します。
遅筋線維は、抵抗有酸素運動に典型的な低速であるがより長い収縮に適応しています。これらの繊維の構造上の違いの1つは、ミオグロビンの濃度です。これにより、白と赤の繊維の名前が付けられます。
赤い繊維は、ミオグロビンの含有量が高く、赤い色を与えますが、その機能に不可欠な大量の酸素を維持することもできます。
通常値
男性の正常な血中値は19〜92 µg / lで、女性の場合は12〜76 µg / lですが、検査室によって値は異なります。
これらの値は、骨格筋横紋筋融解症、広範囲の火傷、電気ショック、動脈閉塞による広範囲の筋壊死、心筋梗塞、および一部の筋障害で発生するように、筋肉破壊が発生すると増加します。
これらの条件下では、ミオグロビンは尿中に現れ、特徴的な色を与えます。
参考文献
- Fauci、AS、Kasper、DL、Hauser、SL、Jameson、JL、およびLoscalzo、J（2012）。内科のハリソンの原則。DL Longo（編）。ニューヨーク：Mcgraw-hill
- Ganong WF：内臓機能の中央規制、医学生理学のレビュー、第25版。ニューヨーク、マグローヒル教育、2016。
- ガイトンAC、ホールJE：体液コンパートメント：細胞外および細胞内液。浮腫、医学生理学の教科書、第13版、ACガイトン、JEホール（編）。フィラデルフィア、エルゼビア社、2016年。
- McCance、KL、およびHuether、SE（2018）。病態生理学-電子ブック：成人および小児における疾患の生物学的根拠。Elsevier Health Sciences。
- マレー、RK、グラナー、DK、メイズ、ペンシルバニア州、およびロッドウェル、VW（2014）。ハーパーのイラスト入りの生化学。マグロウヒル。