Введение
Протопорфирин-ферокелатаза (EC 4.98.1.1, ранее EC 4.99.1.1, или феррокелатаза; систематическое название протогема ферроляза (образующая протопорфирин)) - фермент, кодируемый геном FECH у человека. Феррохелатаза каталитизирует восьмую и конечную стадию биосинтеза гема, превращая протопорфирин IX в гема B. Катализатор реакции: протогема + 2 H+ = протопорфирин + Fe2+
protoheme + 2 H+ = protoporphyrin + Fe2+
Функция
Феррохелатаза катализирует введение железа в протопорфирин IX в процессе биосинтеза гема для образования гема B. Энзим локализован на матрице, обращенной к внутренней митохондриальной мембране. Феррохелатаза является наиболее известным членом семейства ферментов, которые добавляют двузначные металлические катионы к тетрапироловым структурам. Гема В является важным кофактором во многих белках и ферментах. В частности, гема b играет ключевую роль в качестве носителя кислорода в гемоглобине в красных кровяных клетках и миоглобине в мышечных клетках. Кроме того, гема B содержится в цитохроме b, ключевом компоненте цитохрома c оксидоредуктазы Q (комплекс III) при окислительном фосфорилировании.
Структура
Человеческая феррохелатаза представляет собой гомодимер, состоящий из двух полипептидных цепей 359 аминокислот. Общая молекулярная масса составляет 85,07 кДа. Каждая подединица состоит из пяти областей: последовательности локализации митохондрий, терминального домена N, двух сложенных доменов и терминального расширения C. Остатки 162 образуют митохондриальный домен локализации, который расщепляется в посттрансляционной модификации. Свернутые домены содержат в общей сложности 17 α-спиралей и 8 β-листов. Расширение терминала С содержит три из четырех остатков цистеина (Cys403, Cys406, Cys411), которые координируют каталитическую железо-серную группу (2Fe 2S). Четвертый координирующий цистеин находится в N-концевой домене (Cys196). Активный карман ферроцельтазы состоит из двух гидрофобных "листов" и гидрофильного внутреннего слоя. Гидрофобные губы, состоящие из высококонсервативных остатков 300311, обращены к внутренней митохондриальной мембране и облегчают прохождение слабо растворимого субстрата протопорфирина IX и гемового продукта через мембрану. Внутренний слой активного участка содержит высококонсервативную кислотную поверхность, которая облегчает извлечение протонов из протопорфирина. Гистидин и аспартат остатки примерно 20 ангстром от центра активного места на митохондриальной стороне матрицы фермента координируют связывание металла. Последующее исследование показало 100-процентное искажение протопорфирина, связанного с феррокелатазой человека. Высококонсервативный остаток гистидина (His183 в B. subtilis, His263 у человека) имеет важное значение для определения типа искажения, а также выступает в качестве первоначального акцептора протонов от протопорфирина. Анионные остатки образуют путь, облегчающий движение протонов от каталитического гистидина. Два остатка аргинина и тирозина в активном месте (Arg164, Tyr165) могут выполнять окончательное металлирование. Болезнь может быть результатом различных мутаций в FECH, большинство из которых ведут себя аутосомно- доминантно с низкой клинической проникновением. Клинически пациенты с ЭПП проявляют ряд симптомов, от бессимптомных до страдающих от чрезвычайно болезненной фоточувствительности. В менее чем 5% случаев накопление протопорфирина в печени приводит к холестазу (блокации желчного потока из печени в тонкую кишку) и терминальной печеночной недостаточности. В случаях отравления свинцом, свинцовое ингибирует феррокелатазную активность, частично в результате порфирии.
Взаимодействия
Феррохелатаза взаимодействует со многими другими ферментами, участвующими в биосинтезе гема, катаболизме и транспорте, включая протопорфирогеноксидазу, 5- аминолевулинатную синтезазу, ABCB10, ABCB7, сукцинил- CoA синтетазу и митоферрин 1. Многочисленные исследования показали существование олигомерного комплекса, который позволяет канализировать субстрат и координировать общий метаболизм железа и порфирина в клетке. Фратаксин действует как шаперон Fe+2 и комплексуется с феррохелатазой на стороне митохондриального матрикса.