Введение
Семейство ванадий-связывающих белков
Ванабины (также известные как ванадий-ассоциированные белки или ванадиевые хромогены) – это группа металлобелков, связывающих ванадий. Ванабины обнаруживаются почти исключительно в клетках крови, или ванадоцитах, некоторых туникатов (морских асцидий), включая представителей класса Ascidiacea. Ванабины, выделенные из ванадоцитов туникатов, часто называют гемованадинами. Эти организмы способны концентрировать ванадий из окружающей морской воды, и белки ванабина участвуют в захвате и накоплении этого иона металла. На данный момент не существует однозначного понимания причин, по которым эти организмы накапливают ванадий. Высокие концентрации ванадия были обнаружены в крови морского огурца Stichopus. Однако последующие исследования показали, что ванадия в этом и в четырех других родах морских огурцов содержится мало или он отсутствует вовсе.
Ванабины как носители кислорода
Из-за высокой концентрации ванадия в крови предполагалось, что ванабины используются для транспорта кислорода, подобно гемоглобину на основе железа или гемоцианину на основе меди. К сожалению, никаких научных доказательств, подтверждающих эту гипотезу, не обнаружено. Самая высокая концентрация ванадия, обнаруженная на сегодняшний день – 350 мМ – найдена в клетках крови *Ascidia gemmata*, относящейся к подотряду Phlebobranchia. Эта концентрация в 10 000 000 раз выше, чем в морской воде. Ванабины накапливают ванадий в клетках крови и восстанавливают V(III) и ванадильные ионы (V(IV)) из ионов ортованадата (V(V)), используя NADPH в качестве восстановителя. Ванабины также транспортируют восстановленные формы ванадия в вакуоли ванадоцитов (клеток крови, содержащих ванадий). Вакуоли поддерживаются при очень кислом pH 1,9 (за счет содержащейся в них серной кислоты), что обеспечивается перекачкой ионов водорода в вакуоли с помощью энергозатратной H+ АТФазы. Использование NADPH и ATP для накопления и поддержания ванадия требует значительных энергетических затрат, что необычно для белков, транспортирующих кислород. Другие белки, переносящие кислород, имеют очень низкую константу диссоциации со своей металл-протезной группой и прочно связывают эти группы. Ванабины, напротив, имеют умеренную константу диссоциации и не прочно связывают ванадий. Что наиболее важно, из-за этой умеренной константы диссоциации ванадий обычно находится в свободном состоянии и отделен от каких-либо белков внутри вакуолей. Это принципиально отличается от других белков, транспортирующих кислород. Другой возможной функцией является то, что организмы, содержащие ванабин, удаляют ядро из хлорин-содержащих соединений, таких как магний в хлорофилле, и заменяют его своим ванадиевым центром для присоединения и сбора энергии посредством светособирающих комплексов. Считается, что бактерии, содержащиеся в вермикомпосте, *Rhodopseudomonas palustris*, делают это в режиме фотоавтотрофного метаболизма. Исходя из этой информации, можно предположить, что кероген является результатом деятельности фотоавтотрофных бактерий, использующих ванабин для присоединения к хлорофиллу.
Ванабины, не являющиеся носителями кислорода
Наиболее убедительным аргументом против использования ванадия для транспорта кислорода является то, что у многих асцидий и туникатов в крови также присутствует гемоцианин, который, предположительно, способен обеспечивать весь транспорт кислорода. Использование ванабинов и ванадия для транспорта кислорода у асцидий и туникатов представляется маловероятным. Другая выдвинутая гипотеза о накоплении ванадия этими организмами заключается в том, что это делает их токсичными для хищников, паразитов и микроорганизмов.
История
Немецкий химик Мартин Хенце открыл ванадий в асцидиях в 1911 году.