Введение

2,3-бисфосфоглицериновая кислота (конъюгированная основа 2,3-бисфосфоглицерат) (2,3 BPG), также известная как 2,3-дифосфоглицериновая кислота (конъюгированная основа 2,3-дифосфоглицерат) (2,3 DPG), представляет собой трехуглеродный изомер гликолитического промежуточного продукта 1,3-бисфосфоглицериновой кислоты (1,3 BPG). В эритроцитах человека BPG содержится примерно в 5 ммоль/ л. Он связывается с более высоким аффинностью с дезоксигенированным гемоглобином (например, когда красные кровяные клетки находятся рядом с дыхательной тканью), чем с оксигенированным гемоглобином (например, в легких) из-за конформационных различий: 2,3 BPG (с оценочным размером около 9 Å) подходит для конформации дезоксигенированного гемоглобина (с карманом 11 Ангстром), но не так хорошо для конформации с кислородом (5 Ангстром). Он взаимодействует с бета-субъединениями дезоксигенированного гемоглобина и снижает аффинность к кислороду и аллостерически способствует высвобождению остальных молекул кислорода, связанных с гемоглобином. Поэтому он повышает способность красных клеток высвобождать кислород вблизи тканей, которые больше всего в нем нуждаются. Таким образом, 2, 3 BPG является аллостерическим эффектором. Его функция была обнаружена в 1967 году Рейнхольдом Бенешем и Рут Бенешем.

Метаболизм

2,3- BPG образуется из 1,3- BPG ферментом BPG мутазой. Затем он может быть разбит фосфатазой 2,3 BPG для образования 3 фосфоглицерата. Его синтез и распад, таким образом, являются способом обойти шаг гликолиза, при этом чистый расход одного АТФ на молекулу 2,3 BPG генерируется, когда высокоэнергетическая смешанная ангидридная связь карбоновой кислоты фосфата расщепляется бисфосфоглицератной мутазой. Нормальный гликолитический путь генерирует 1,3 BPG, который может быть дефосфорилирован фосфоглицераткиназой (PGK), генерируя АТФ, или он может быть перемещен в путь Люберинга Рапопорта, где бисфосфоглицерат мутаза катализирует перенос фосфорилной группы с C1 на C2 1,3 BPG, давая 2,3 BPG. 2,3 BPG, наиболее концентрированный органофосфат в эритроцитах, образует 3 PG в результате действия бисфосфоглицератфосфатазы. Концентрация 2,3 BPG изменяется пропорционально [H+]. Существует тонкий баланс между необходимостью генерировать АТФ для поддержки энергетических потребностей клеточного метаболизма и необходимостью поддерживать соответствующий уровень окисления/дезоксигенации гемоглобина. Этот баланс поддерживается изомеризацией 1, 3 BPG до 2, 3 BPG, что усиливает дезоксигенизацию гемоглобина.

Структурное связывание с гемоглобином

Когда 2,3- BPG связывается с дезоксигемоглобином, он стабилизирует состояние кислорода с низкой аффинностью (состояние Т) кислородного носителя. Он аккуратно вписывается в полость дезоксиконформации, используя молекулярную симметрию и положительную полярность, образуя солевые мосты с лизиновыми и гистидиновыми остатками в подединицах гемоглобина. R состояние, с кислородом, связанным с гемовой группой, имеет другую конформацию и не позволяет этого взаимодействия. Сам по себе гемоглобин имеет сигмоидную кинетику. При селективном связывании с дезоксигемоглобином 2, 3 BPG стабилизирует конформацию Т-состояния, что затрудняет связывание кислорода с гемоглобином и повышает вероятность его высвобождения в соседние ткани.

Гемодиализ

В исследовании 1998 года во время гемодиализа анализировалась концентрация эритроцитов 2, 3 BPG. Концентрация 2, 3 BPG была выражена относительно концентрации тетрамера гемоглобина (Hb4) как отношение 2, 3 BPG/ Hb4. Физиологически ожидается, что повышение уровня 2, 3 BPG противодействует гипоксии, которая часто наблюдается в этом процессе. Тем не менее, результаты показывают снижение соотношения 2,3 BPG/Hb4. Это связано с самой процедурой: считается, что механическое напряжение эритроцитов вызывает утечку 2,3 BPG, которая затем удаляется при гемодиализе. Концентрации кальция, фосфата, креатинина, мочевины и альбумина не имели существенной корреляции с общим изменением соотношения 2,3 BPG/ Hb4. Однако соотношение, взятое непосредственно перед диализом, значительно и положительно коррелировало с общей недельной дозой эритропоэтина (основной гормон в образовании эритроцитов), принимаемой пациентами.