Mioglobina: Proteína atopada nos músculos dos mamíferos

Modelo tridimensional da mioglobina
Mioglobina
Identificadores
Símbolo	MB
Símbolos alt.	PVALB
Entrez	4151
HUGO	6915
OMIM
RefSeq	NM_203377
UniProt	PO2144
Outros datos
Locus	Cr. 22 q12.2-ter

A mioglobina é unha proteína que contén un grupo hemo con ferro, que se une ao oxíxeno, e que se encontra no tecido muscular de vertebrados e en case todos os mamíferos. Está moi relacionada coa hemoglobina dos glóbulos vermellos, aínda que esta é tetramérica (ten catro cadeas) e a mioglobina só ten unha cadea. A mioglobina está normalmente encerrada nos músculos e só aparece na circulación sanguínea se houbo algunha lesión muscular, polo que isto pode servir como un signo diagnóstico. Nos humanos a mioglobina está codificada no xene MB do cromosoma 22.

A mioglobina é o principal pigmento transportador de oxíxeno nos tecidos musculares. As altas concentracións de mioglobina na célula muscular permítenlle a moitos organismos manterse sen respirar durante períodos maiores de tempo, o cal é especialmente notable en animais mergulladores como as baleas e focas que teñen músculos cunha grande concentración de mioglobina. A mioglobina encóntrase nos músculos de tipo I, tipo II A e tipo II B, pero a maioría dos textos consideran que non se encontra nos músculos lisos.

A mioglobina foi a primeira proteína da que se obtivo a estrutura tridimensional por cristalografía de raios X, grazas aos traballos realizados por John Kendrew e asociados en 1958. Por este descubrimento, John Kendrew compartiu en 1962 o Premio Nobel de Química con Max Perutz. A súa estrutura terciaria é compacta e case esférica con pregamento de globina.

Malia ser unha das proteínas máis estudadas, a súa función fisiolóxica en detalle non foi establecida de forma concluínte: os ratos modificados xeneticamente que carecen de mioglobina son viables, pero mostran unha redución do 30% no volume de sangue que bombea o corazón durante a súa contracción. Eses ratos adáptanse a esa deficiencia por medio de reaccións á subministración insuficiente de oxíxeno (hipoxia) como a vasodilatación.

A mioglobina contén un grupo hemo, pigmento responsable da cor da carne vermella. A cor que ten a carne está en parte determinada polo grao de oxidación da mioglobina. Na carne fresca crúa o átomo de ferro está en estado ferroso unido a unha molécula de dioxíxeno (O₂). A carne cociñada suficientemente é castaña porque o átomo de ferro está agora en estado de oxidación férrico (+3), ao perder un electrón. Se a carne foi exposta a nitritos, permanece rosa porque o ferro está unido ao óxido nítrico (NO), como nos xamóns curados. As carnes á grella poden adquirir tons rosa orixinados pola unión do ferro a unha molécula de monóxido de carbono. A carne crúa empaquetada nunha atmosfera de monóxido de carbono tamén mostra este mesmo fenómeno, e a súa superficie tamén mostra cor rosa, que é unha cor inducida artificialmente que pode persistir ata un ano.

A mioglobina libérase dos músculos lesionados (rabdomiólise), que teñen unha concentración moi alta de mioglobina. A mioglobina liberada é filtrada polos riles pero é tóxica para o epitelio tubular renal e pode orixinar unha insuficiencia renal aguda. En realidade, non é a mioglobina a que é tóxica de seu (é só unha protoxina) senón a porción ferrihemato (hemo + ferro) que se disocia da mioglobina en ambientes ácidos (por exemplo, urina ácida, lisosomas).

A mioglobina é un marcador sensible que indica lesión muscular, polo que é un marcador potencial para o infarto de miocardio en pacientes con dor torácica. Non obstante, un nivel elevado de mioglobina en sangue ten unha baixa especificidade para o infarto agudo de miocardio e deben terse en conta na diagnose outros signos como a CK-MB, cTnT, ECG, e outros signos clínicos.

 

A mioglobina pertence á superfamilia das proteínas globinas, e como as outras globinas consta de oito hélices alfa conectadas por bucles (pregamento de globina). A mioglobina humana contén 154 aminoácidos.

A mioglobina contén un anel porfirínico hemo cun ión ferro no seu centro. Un grupo histidina proximal (His-94) está unido directamente ao ferro, e outro residuo de histidina distal (His-65) está cerca na cara oposta. O imidazol distal da cadea lateral da histidina non está enlazado ao ferro senón que está dispoñible para interaccionar co substrato O₂. Esta interacción favorece a unión do O₂, pero non a de monóxido de carbono (CO), o cal a pesar de todo se une cunha forza 240 veces maior que o O₂.

A unión do O₂ causa un cambio estrutural substancial no centro de Fe, que encolle o seu raio e móvese ao centro do peto N4. A unión do O₂ induce o "acoplamento de spin": a forma ferrosa desoxi do ferro con coordinación cinco ten un spin alto e a forma oxi con coordinación seis é de spin baixo e diamagnética.

Sintetizáronse moitos modelos de mioglobina como parte do grande interese que espertaron os complexos de dioxíxeno e metal de transición. Un exemplo moi coñecido é a porfirina de valado de estacas, que consiste nun complexo ferroso dun derivado estericamente masivo de tetrafenilporfirina. En presenza dun ligando imidazol, este complexo ferroso únese reversiblemente ao O₂. O substrato O₂ adopta unha xeometría curvada, ocupando a sesta posición do centro de ferro. Unha propiedade chave deste modelo é a formación lenta do dímero μ-oxo, o cal é un estado diférrico inactivo. Na natureza, estas vías de desactivación están suprimidas pola matriz proteica que impide que haxa unha aproximación moi estreita das ensamblaxes Fe-porfirina.

Bibliografía

• Collman JP, Boulatov R, Sunderland CJ, Fu L (February 2004). "Functional analogues of cytochrome c oxidase, myoglobin, and hemoglobin". Chem. Rev. 104 (2): 561–88. PMID 14871135. doi:10.1021/cr0206059. 
• Reeder BJ, Svistunenko DA, Cooper CE, Wilson MT (December 2004). "The radical and redox chemistry of myoglobin and hemoglobin: from in vitro studies to human pathology". Antioxid. Redox Signal. 6 (6): 954–66. PMID 15548893. doi:10.1089/ars.2004.6.954. 
• Schlieper G, Kim JH, Molojavyi A, Jacoby C, Laussmann T, Flögel U, Gödecke A, Schrader J (April 2004). "Adaptation of the myoglobin knockout mouse to hypoxic stress". Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 286 (4): R786–92. PMID 14656764. doi:10.1152/ajpregu.00043.2003. 
• Takano T (1977). "Structure of myoglobin refined at 2.0 Å resolution. II. Structure of deoxymyoglobin from sperm whale". J. Mol. Biol. 110 (3): 569–584. PMID 845960. doi:10.1016/S0022-2836(77)80112-5. 
• Roy A, Sen S, Chakraborti AS (February 2004). "In vitro nonenzymatic glycation enhances the role of myoglobin as a source of oxidative stress". Free Radic. Res. 38 (2): 139–46. PMID 15104207. doi:10.1080/10715160310001638038. 
• Stewart JM, Blakely JA, Karpowicz PA, Kalanxhi E, Thatcher BJ, Martin BM (March 2004). "Unusually weak oxygen binding, physical properties, partial sequence, autoxidation rate and a potential phosphorylation site of beluga whale (Delphinapterus leucas) myoglobin". Comp. Biochem. Physiol. B, Biochem. Mol. Biol. 137 (3): 401–12. PMID 15050527. doi:10.1016/j.cbpc.2004.01.007. 
• Wu G, Wainwright LM, Poole RK (2003). "Microbial globins". Adv. Microb. Physiol. Advances in Microbial Physiology 47: 255–310. ISBN 9780120277476. PMID 14560666. doi:10.1016/S0065-2911(03)47005-7. 

Outros artigos

• Citoglobina
• Hemoglobina
• Hemoproteína
• Neuroglobina

Ligazóns externas

• A proteína mioglobina
• Molécula destacada da Protein Database
• OMIM 160000 Xenética humana.
• Which Cut Is Older? (It's a Trick Question) New York Times, febreiro 21, 2006 artigo sobre o uso do monóxido de carbono na industria cárnica para que esta apareza vermella.
• Stores React to Meat Reports, New York Times, 1 de marzo de 2006, artigo sobre o uso do monóxido de carbono para que a carne pareza fresca.
• Mirceta, S.; Signore, A. V.; Burns, J. M.; Cossins, A. R.; Campbell, K. L.; Berenbrink, M. (2013). "Evolution of Mammalian Diving Capacity Traced by Myoglobin Net Surface Charge". Science 340 (6138): 1234192. doi:10.1126/science.1234192. PMID 23766330. Ver tamén o artigo da Proteopedia.