Mioglobina

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. ^[1] Nos humanos a mioglobina está codificada no xene MB do cromosoma 22.^[2]

Modelo tridimensional da mioglobina
Mioglobina
Identificadores
Símbolo	MB
Símbolos alt.	PVALB
Entrez	4151
HUGO	6915
OMIM	160000
RefSeq	NM_203377
UniProt	PO2144
Outros datos
Locus	Cr. 22 q12.2-ter

A mioglobina é o principal pigmento transportador de oxíxeno nos tecidos musculares.^[3] 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.^[1] 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,^[4] grazas aos traballos realizados por John Kendrew e asociados en 1958.^[5] Por este descubrimento, John Kendrew compartiu en 1962 o Premio Nobel de Química con Max Perutz.^[6] 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.^[7]

Cor da carne

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.^[8] 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.^[9][10]

Papel en enfermidades

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.^[11] 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.^[12] 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.

Estrutura e enlaces

Descrición do orbital molecular da interacción Fe-O₂ da mioglobina.^[13]

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.^[14]

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.^[14] 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.

Análogos sintéticos

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.^[15] 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.^[16]

Un complexo de Fe porfirina de valado de estacas, cos sitios de coordinación axial ocupados por metilimidazol (verde) e dioxíxeno. Os grupos R flanquean o sitio de unión do O₂.