Кіріспе
Миоглобин (символ Mb немесе MB) – темір мен оттегімен байланысатын ақуыз, ол омыртқалы жануарлардың жүрек және қаңқа бұлшық еттерінде, сондай-ақ көптеген сүтқоректілерде кездеседі. Миоглобин гемоглобинмен алыс туыстас. Гемоглобинмен салыстырғанда миоглобиннің оттегіге деген байланысу қабілеті жоғарырақ және гемоглобин сияқты оттегімен кооперативті байланысқа түспейді. Миоглобин глобулиннің ядросында полярлы емес аминқышқылдарынан тұрады, онда гема тобы миоглобиннің айналасындағы полипептид тізбегімен ковалентті емес байланыс арқылы бекітілген. Адамдарда миоглобин бұлшықет зақымданған жағдайда ғана қан ағынында табылады. Бұлшықет жасушаларында миоглобиннің жоғары концентрациясы организмдерге тынысын ұзақ уақытқа дейін тоқтатуға мүмкіндік береді. Киттер мен иінтәс сияқты суға батып жүретін сүтқоректілердің бұлшық еттерінде миоглобин мөлшері айтарлықтай жоғары. Миоглобиннің үш өлшемді құрылымы алғаш рет рентгендік кристаллография әдісімен анықталды. Бұл жетістікті 1958 жылы Джон Кендрю және оның әріптестері жариялады. Осы ашылуы үшін Кендрю 1962 жылы Макс Перутцпен бірге химия саласындағы Нобель сыйлығын бөлісті. Биологияда ең көп зерттелген ақуыздардың бірі болғанына қарамастан, оның физиологиялық функциясы әлі толыққанды анықталған жоқ: миоглобині жоқ генетикалық түрлендірілген тышқандар тірі қалуы және көбеюі мүмкін, бірақ осы жоғалтуды жеңу үшін көптеген жасушалық және физиологиялық бейімделулерді көрсетеді. Миоглобині аз тышқандардағы осы өзгерістерді бақылау арқылы миоглобиннің функциясы бұлшықеттерге оттегі тасымалдауды күшейтумен және оттегіні сақтаумен байланысты деген гипотеза пайда болды; сонымен қатар, ол реактивті оттегі түрілерін залалсыздандырушы ретінде де қызмет етеді. Адамдарда миоглобин MB генімен кодталады. Миоглобин оксимиоглобин (MbO2), карбоксимиоглобин (MbCO) және метмиоглобин (met Mb) түрінде болуы мүмкін, гемоглобин сияқты оксигемоглобин (HbO2), карбоксигемоглобин (HbCO) және метгемоглобин (met Hb) түріне айналады.
Myoglobin (symbol Mb or MB) is an iron and oxygen binding protein found in the cardiac and skeletal muscle tissue of vertebrates in general and in almost all mammals. Myoglobin is distantly related to hemoglobin. Compared to hemoglobin, myoglobin has a higher affinity for oxygen and does not have cooperative binding with oxygen like hemoglobin does. Myoglobin consists of non polar amino acids at the core of the globulin, where the heme group is non covalently bounded with the surrounding polypeptide of myoglobin. In humans, myoglobin is found in the bloodstream only after muscle injury. High concentrations of myoglobin in muscle cells allow organisms to hold their breath for a longer period of time. Diving mammals such as whales and seals have muscles with particularly high abundance of myoglobin. Myoglobin was the first protein to have its three dimensional structure revealed by X ray crystallography. This achievement was reported in 1958 by John Kendrew and associates. For this discovery, Kendrew shared the 1962 Nobel Prize in chemistry with Max Perutz. Despite being one of the most studied proteins in biology, its physiological function is not yet conclusively established: mice genetically engineered to lack myoglobin can be viable and fertile, but show many cellular and physiological adaptations to overcome the loss. Through observing these changes in myoglobin depleted mice, it is hypothesised that myoglobin function relates to increased oxygen transport to muscle, and to oxygen storage; as well, it serves as a scavenger of reactive oxygen species. In humans, myoglobin is encoded by the MB gene. Myoglobin can take the forms oxymyoglobin (MbO2), carboxymyoglobin (MbCO), and metmyoglobin (met Mb), analogously to hemoglobin taking the forms oxyhemoglobin (HbO2), carboxyhemoglobin (HbCO), and methemoglobin (met Hb).
Гемоглобиннен айырмашылығы
Миоглобин гемоглобин сияқты цитоплазмалық ақуыз, ол гема тобына оттегіні байланыстырады. Онда тек бір ғана глобулин тобы бар, ал гемоглобинде төрт. Оның гема тобы гемоглобинге ұқсас болғанымен, миоглобин гемоглобинге қарағанда оттегіге жоғары сәйкес келеді, бірақ жалпы оттегі сақтау сыйымдылығы аз. Соңғы жаңалықтар миоглобин митохондриядағы оттегі тасымалын жақсартады, градиент бойынша оттегінің таралуын жеңілдетеді.
Ас үйдегі рөлі
Миоглобин құрамында гемалар бар, олар қызыл еттің түсіне жауап беретін пигменттер. Еттің түсі миоглобиннің тотығу дәрежесіне ішінара байланысты. Жаңа етте темір атомы оттегі молекуласына (+2) тотығу күйінде байланысқан. Жақсы пісірілген ет қоңыр түсті болады, себебі темір атомы қазір темір (+3) тотығу күйінде, бір электронын жоғалтқан. Егер ет нитриттерге ұшыраса, ол қызғылт түсті болып қалады, өйткені темір атомы NO, азот оксидімен байланысады (мысалы, шұжық немесе соққан шұжықтар). Грильденген ет те гема орталығы көміртек оксидімен байланысқанда пайда болатын қызғылт "түтін сақинасын" ала алады. Көмірқышқыл газы атмосферасында сақталған шикі ет те осы принциптерге байланысты осыған ұқсас қызғылт "түтін сақинасын" көрсетеді. Ерекше айта кетерлігі, бұл шикі еттің беті де қызғылт түсті болады, тұтынушылардың көбінесе жаңа етпен байланыстыратыны осы. Бұл жасанды түрде тудырылған қызғылт түс, хабарлама бойынша, бір жылға дейін сақталуы мүмкін. Hormel және Cargill (АҚШ-тағы ет өңдеу компаниялары) осы ет қаптау процесін қолданады және осылай өңделген ет 2003 жылдан бері тұтынушылар нарығында бар. Ет альтернативалары миоглобинмен байланысты "етті" дәмді қайта жасайтын әртүрлі әдістерді пайдаланған. Impossible Foods легемоглобинды қолданады, соя тамыр түйінінен алынған гема бар глобин, Komagataella ("Pichia pastoris") ашытқысынан рекомбинантты ақуыз ретінде өндіріледі. Motif FoodWorks FDA GRAS деп санайтын Komagataella ашытқысын пайдалана отырып, рекомбинантты сиыр миоглобинін өндіреді. Moolec Science тұқымдарында шошқа миоглобинін өндіретін сояны әзірледі, оны "Piggy Sooy" деп атады; ол 2024 жылдың сәуірінде USDA-мен мақұлданды.
Аурудың пайда болуындағы рөлі
Миоглобин зақымдалған бұлшықет тінінен бөлінеді, онда миоглобиннің өте жоғары концентрациясы болады. Бөлінген миоглобин қан ағынына өтеді, онда оның жоғары деңгейі рабдомиолизге алып келеді. Миоглобин бүйректер арқылы сүзіледі, бірақ бүйрек түтікшелік эпителийі үшін уытты болып табылады, сондықтан жедел бүйрек зақымдануына себеп болуы мүмкін. Миоглобиннің өзі уытты емес (ол протоксин), бірақ қышқыл ортада (мысалы, қышқыл зәр, лизосомалар) миоглобиннен бөлінетін ферригемат бөлігі уытты. Миоглобин бұлшықет зақымдануының сезімтал маркері болып табылады, сондықтан кеудеде ауыруы бар науқастарда жүрек шабуылының ықтимал маркері ретінде қолданылуы мүмкін. Дегенмен, миоглобин деңгейінің жоғарылауы миокард инфарктісіне (МИ) азырақ ерекшеленеді, сондықтан диагноз қою үшін КК-МВ, жүрек тропонині, ЭКГ және клиникалық белгілерді ескеру қажет.
Синтетикалық аналогтар
Миоглобиннің көптеген модельдері өткіш металл диоксиген кешендеріне деген кең қызығушылықтың бір бөлігі ретінде синтезделген. Жақсы белгілі мысал – тетрафенилпорфириннің кеңістіктік тұрғыдан үлкен туындысының темір кешенінен тұратын "қоршау порфирин". Имидазол лигандасының қатысуымен, бұл темір кешені О2-мен қайтымды байланысады. О2 субстраты иілген геометрияны қабылдап, темір орталығының алтыншы позициясын иеленеді. Бұл модельдің маңызды қасиеті – белсенді емес диферрилік күй болып табылатын μ-оксодимердің баяу түзілуі. Табиғатта, мұндай деактивация жолдары ақуыздық матрицамен тоқтатылады, ол Fe порфирин жиынтықтарының тым жақын орналасуына кедерес жасайды.