Revista de química física y biofísica
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abstracto

Mioglobina y mitocondrias: ¿cómo funciona el "almacén de oxígeno"?

Galina B Postnikova y Ekaterina A Shekhovtsova

Primero hemos demostrado que la liberación de oxígeno de MbO2 a concentraciones de O2 cercanas a cero (p02) solo ocurre cuando la proteína interactúa con las mitocondrias que respiran. Si están separados de la solución de MbO2 por una membrana semipermeable, no se produce desoxigenación de MbO2. Las tasas de absorción de O2 por parte de las mitocondrias de la solución en presencia de MbO2 (V1) y la desoxigenación de MbO2 (V2) coinciden completamente para diferentes preparaciones mitocondriales, la nativa, congelada y desacoplada por FCCP, ya que tanto V1 como V2 están determinados por la actividad respiratoria de mitocondrias Sin embargo, V1 y V2 reflejan procesos diferentes, porque se ven afectados de manera diferente por las proteínas, como la lisozima, que compiten con MbO2 por unirse a las mitocondrias. Se encuentra que la mioglobina interactúa de manera no específica con los sitios de fosfolípidos de la membrana mitocondrial externa, mientras que faltan proteínas específicas o canales de proteínas para la unión a la mioglobina. La pronunciada dependencia de la fuerza iónica de la unión implica una contribución significativa de la electrostática coulómbica en la formación del complejo mitocondrial de mioglobina. Como la carga total de la molécula de mioglobina no afecta la afinidad de MbO2 y metMb por la membrana mitocondrial, el efecto de la fuerza iónica debe deberse a interacciones electrostáticas locales, muy probablemente entre grupos de fosfolípidos con carga opuesta (las cabezas) y residuos polares de mioglobina en la membrana mitocondrial. entorno de la cavidad hemo. El cambio del equilibrio oxi/desoxi hacia la desoximioglobina libre de ligandos en condiciones anaeróbicas en presencia de membranas mitocondriales y de fosfolípidos artificiales indica que la interacción mioglobina-membrana da como resultado una disminución de la afinidad de la mioglobina por el oxígeno (y un aumento de p50), lo que facilita el O2 desprendimiento de MbO2 a valores fisiológicos de p02. Por lo tanto, en presencia de mitocondrias que respiran, deben estar presentes en la célula al menos dos tipos de moléculas de mioglobina. Algunos de ellos son libres, con alta afinidad por el O2 y, respectivamente, baja p50, y otros, asociados a mitocondrias, con menor afinidad y mayor p50. Para una transferencia eficaz de O2 desde el citoplasma, el intercambio entre estos dos tipos de moléculas de MbO2 debe ser bastante rápido. Los valores de Km de la unión de MbO2 a las mitocondrias (alrededor de 104 M-1 en I = 0,15) y la vida útil del complejo (decenas de ns) corresponden bien a esta demanda.