Mass Spectrometric Composition and Molecular Mass ofLumbricus terrestrisHemoglobin: A Refined Model of its Quaternary Structure

Martin, Philip D.; Kuchumov, Askar R.; Green, Brian N.; Oliver, R.; Braswell, Emory H.; Wall, Joseph S.; Vinogradov, Serge N.

doi:10.1006/jmbi.1996.0013

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“…A hemoglobina (Hb) extracelular gigante de G. paulistus é uma hemoproteína oligomérica 4 com massa molecular em torno de 3,1 MDa 5 , apresentando ponto isoelétrico ácido 6 . A hemoglobina de G. paulistus pertence à mesma classe da hemoglobina do anelídeo Lumbricus terrestris, que tem sido intensamente investigada [7][8][9][10][11][12][13] , apesar de ainda haver algumas controvérsias quanto à sua massa molecular 14 . Vale lembrar que essa classe de hemoglobinas extracelulares gigantes, também chamadas eritrocruorinas, representa, segundo Vinogradov 6 , o ápice de complexidade em hemoproteínas que carregam oxigênio.…”

Section: Introductionunclassified

Estudo espectroscópico do equilíbrio entre espécies hexacoordenada e pentacoordenada dos monômero d nativo e reconstituído da hemoglobina extracelular gigante de Glossoscolex paulistus em meio alcalino

Ribelatto¹,

Poli²,

Moreira³

et al. 2006

Quím. Nova

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Recebido em 18/3/05; aceito em 16/9/05; publicado na web em 14/3/06 SPECTROSCOPIC STUDY OF THE EQUILIBRIUM BETWEEN HEXACOORDINATED AND PENTACOORDINATED SPECIES OF THE NATIVE AND RECONSTITUTED d MONOMERS OF THE Glossoscolex paulistus GIANT EXTRACELLULAR HEMOGLOBIN IN ALKALINE MEDIUM. UV-Vis and fluorescence spectroscopic studies of native and reconstituted d monomers fromGlossoscolex paulistus were performed in alkaline pH. In addition to the presence of aquomet and hemichrome hexacoordinated species, a pentacoordinated species occurs. This latter species, which presents an imidazolate group of axial histidine as fifth ligand, is identified by the blue-shifted low-intensity Soret band and LMCT band. The pentacoordinated species must occur due to partial polypeptide unfolding.Keywords: extracellular hemoglobin; hexacoordinated; pentacoordinated. . Essa menor ação em relação ao sistema imunológico ocorre por se tratar de uma hemoglobina extracelular, ou seja, não se encontra dentro de uma célula sanguínea, não tendo, portanto, sua presença associada concomitantemente à ocorrência das membranas plasmáticas inerentes às células, que são estruturas que induzem respostas imunológicas. INTRODUÇÃOA estrutura da hemoglobina de G. paulistus apresenta 144 globinas e 36 cadeias polipeptídicas sem o grupo prostético heme, que são cruciais para sua integridade estrutural (cadeias "linkers") 21 , sendo que o arranjo da hemoglobina íntegra se dispõe espacialmente como 2 discos hexagonais sobrepostos, com as subunidades estabilizadoras, "linkers", na porção central desse arranjo oligomérico 21 . De fato, em estudos com a hemoglobina de L. terrestris é proposta uma distribuição assimétrica para essas cadeias "linkers", o que estaria associado ao grande momento de dipolo apresentado pelo arranjo supramolecular 6 . As 144 globinas estão organizadas como 12 dodecâmeros, sendo que cada dodecâmero consiste em um conjunto de três tetrâmeros. Cada tetrâmero, por sua vez, é constituído por três trímeros (cadeias monoméricas a, b, c unidas covalentemente através de ligações dissulfeto) e uma cadeia monomérica d 11,22 . No presente trabalho, o monômero d foi isolado, em pH 9,0, através de um método de separação cromatográfica baseado na filtração em gel, visando a caracterização das espécies presentes no equilíbrio em meio alcalino. É importante mencionar que o estudo de uma cadeia única pode ser altamente relevante para a compreensão da hemoglobina como um todo devido à maior simplicidade dessa abordagem, já que pode haver diferenciação de propriedades entre os grupos heme do tetrâmero. Ademais, em se tratando de um estudo de reconstituição, não seria trivial uma abordagem que envolvesse um arranjo que apresenta 144 hemes, pois seria extremamente complexo garantir que todas as 144 globinas foram reconstituídas.Deste modo, a proposta deste estudo é avaliar os equilíbrios químicos das espécies formadas na primeira esfera de coordenação do centro férrico do monômero d em função do pH, em meio alcalino, uma vez que o trabalho anterior 23 foi d...

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Section: Introductionunclassified

Estudo espectroscópico do equilíbrio entre espécies hexacoordenada e pentacoordenada dos monômero d nativo e reconstituído da hemoglobina extracelular gigante de Glossoscolex paulistus em meio alcalino

Ribelatto¹,

Poli²,

Moreira³

et al. 2006

Quím. Nova

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“…Pertencente à mesma classe do anelídeo Lumbricus terrestris, que tem sido intensamente investigado [3][4][5][6][7][8][9] , essa hemoglobina ainda permanece intrigante sob vários aspectos da sua relação estrutura/atividadeSua estrutura apresenta 144 globinas e 36 cadeias polipeptídicas sem o grupo prostético heme que são cruciais para sua integridade estrutural (cadeias "linkers") 10 , sendo que o arranjo da hemoglobina íntegra se dispõe espacialmente como 2 discos hexagonais sobrepostos, com as subunidades estabilizadoras, "linkers" na parte central 7 . As 144 globinas estão organizadas como 12 dodecâmeros, sendo que cada dodecâmero consiste em um conjunto de 3 tetrâmeros.…”

Section: Introductionunclassified

Hemes férricos pentacoordenados e hexacoordenados dos monômeros d nativo e reconstituído da hemoglobina extracelular de Glossoscolex paulistus: estudos espectroscópicos em meio ácido

Ribelatto¹,

Poli²,

Moreira³

et al. 2005

Quím. Nova

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Recebido em 24/8/04; aceito em 4/1/05; publicado na web em 13/4/05 PENTACOORDINATE AND HEXACOORDINATE FERRIC HEMES FROM THE NATIVE AND RECONSTITUTED d MONOMERS OF Glossoscolex paulistus EXTRACELLULAR HEMOGLOBIN: SPECTROSCOPIC STUDIES IN ACID MEDIUM. UV-Vis and fluorescence spectroscopic studies of the native and reconstituted d monomers of Glossoscolex paulistus were performed in acid medium.The coexistence of distinct species shows the complexity of the equilibria. Besides the hexacoordinate low spin hemichrome, with bands at 535 and 565 nm, a pentacoordinate high spin hemichrome is identified by the blue-shifted low intensity Soret band (371 nm) and the LMCT band (643 nm). The pentacoordinate hemichrome must be related to the partial unfolding of the polypeptide.Keywords: extracellular hemoglobin; hexacoordinate; pentacoordinate. INTRODUÇÃOA hemoglobina (Hb) extracelular gigante de Glossoscolex paulistus é uma hemoproteína oligomérica 1 com uma massa molecular de 3,1 MDa 2 . Pertencente à mesma classe do anelídeo Lumbricus terrestris, que tem sido intensamente investigado [3][4][5][6][7][8][9] , essa hemoglobina ainda permanece intrigante sob vários aspectos da sua relação estrutura/atividadeSua estrutura apresenta 144 globinas e 36 cadeias polipeptídicas sem o grupo prostético heme que são cruciais para sua integridade estrutural (cadeias "linkers") 10 , sendo que o arranjo da hemoglobina íntegra se dispõe espacialmente como 2 discos hexagonais sobrepostos, com as subunidades estabilizadoras, "linkers" na parte central 7 . As 144 globinas estão organizadas como 12 dodecâmeros, sendo que cada dodecâmero consiste em um conjunto de 3 tetrâmeros. Cada tetrâmero, por sua vez, é constituído por 3 trímeros (cadeias a, b, c unidas covalentemente através de ligações dissulfeto) e 1 cadeia monomérica d 6,11 . Tendo-se em vista a menor complexidade do estudo biofísico de uma única subunidade ao invés da proteína íntegra propriamente dita, o monômero d, previamente modelado por Cabral e colaboradores 12 , foi isolado visando a caracterização das espécies presentes em equilíbrio químico, em meio ácido. De fato, a complexidade do equilíbrio de hemoproteínas vem motivando estudos em função da coexistência de várias espécies em cada valor de pH [13][14][15][16][17][18] , sendo que estas podem diferir em relação ao estado de spin e aos ligantes axiais propriamente considerados. Neste particular, pode haver espécies com números de coordenação diferenciados, ou seja, é possível a coexistência de formas hexacoordenadas, pentacoordenadas 13,18 e, até mesmo, tetracoordenadas 19,20 . Vários trabalhos vêm enfatizando a relação entre a formação de espécies pentacoordenadas e um processo inicial de desenovelamento da cadeia polipeptídica, o que aumenta, ainda mais, a relevância da caracterização destas espécies, devido a suas possíveis implicações com fenômenos de desnaturação 19,20 . Por outro lado, sabe-se que há reconstituições de hemoproteínas que implicam na perturbação da estrutura terciária 21 , assim como outras que não afet...

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“…Among annelids, globin dimers are also present in the HBL-Hb of clitellata (except Lumbricus (Martin et al, 1996)), as in the HBL-Hb of the polychete sabellids and in the orbiniid Methanoaricia dendrobranchiata from brine pool seeps. Most of the other polychete families have globin trimers, for review see Bruneaux et al (2008).…”

Section: Comparison Of Hemoglobins Molecular Structurementioning

confidence: 99%

Structural characterization of hemoglobins from Monilifera and Frenulata tubeworms (Siboglinids): First discovery of giant hexagonal-bilayer hemoglobin in the former “Pogonophora” group

Meunier

Andersen

Bruneaux

et al. 2010

Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular &

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Siboglinids are symbiotic polychete annelids having hemoglobins as essential oxygen-and sulfide-carriers for their endosymbiotic bacteria. We analyzed the structure of the hemoglobins from two species of siboglinids: the monilifera Sclerolinum contortum and the frenulata Oligobrachia webbi (i.e. haakonmosbiensis) from Norwegian cold seeps. Measured by Multi-Angle Laser Light Scattering (MALLS), Sclerolinum shows a 3190 ± 50 kDa hexagonal bilayer hemoglobin (HBL-Hb) and a 461 ± 46 kDa ring-Hb, just as vestimentifera, whereas Oligobrachia has a 409 ± 3.7 kDa ring-Hb only. Electrospray Ionization-Mass Spectrometry (ESI-MS) showed Sclerolinum HBL-Hb composed of seven monomeric globins (15-16 kDa), three disulfide-bonded globin heterodimers and three linkers. The heterodimers always contain globin-b (15814.4 ± 1.5 Da). Sclerolinum ring-Hb is composed of globins and dimers with identical masses as its HBL-Hb, but lacks linkers. Oligobrachia ring-Hb has three globin monomers (14-15 kDa) only, with no disulfide-bonded dimers. Comparison of Sclerolinum hemoglobins between Storegga and Haakon Mosby Mud Volcano, using the normalized height of deconvoluted ESI-MS peaks, shows differences in globin monomers abundances that could reflect genetic differences or differential gene expression between distinct seep populations. The discovery of HBL-Hb in Sclerolinum is a new element supporting the hypothesis of monilifera being phylogenetically more closely related to vestimentifera, than to frenulata.

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Mass Spectrometric Composition and Molecular Mass ofLumbricus terrestrisHemoglobin: A Refined Model of its Quaternary Structure

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Estudo espectroscópico do equilíbrio entre espécies hexacoordenada e pentacoordenada dos monômero d nativo e reconstituído da hemoglobina extracelular gigante de Glossoscolex paulistus em meio alcalino

Estudo espectroscópico do equilíbrio entre espécies hexacoordenada e pentacoordenada dos monômero d nativo e reconstituído da hemoglobina extracelular gigante de Glossoscolex paulistus em meio alcalino

Hemes férricos pentacoordenados e hexacoordenados dos monômeros d nativo e reconstituído da hemoglobina extracelular de Glossoscolex paulistus: estudos espectroscópicos em meio ácido

Structural characterization of hemoglobins from Monilifera and Frenulata tubeworms (Siboglinids): First discovery of giant hexagonal-bilayer hemoglobin in the former “Pogonophora” group

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