生きているヒト赤血球におけるヘモグロビンの構造機能関係を調査する

ヘモグロビン（HB）は呼吸器系の重要な要素であり、そのため、人間の生理学において重要な役割を果たしています。HBの構造と機能の研究は通常、細胞のないタンパク質で実行されます。ただし、赤血球（RBC）内に存在する分離HBとHBの間には、機能的に関連する違いがあることが示されています。これらの違いの起源を理解し、無傷の生細胞内のHBの構造機能関係に関する洞察を得るには、新しい実験的アプローチが必要であることは明らかです。この作業では、共鳴ラマン分光法の新しい用途を提示して、ソレット吸収帯との共鳴でレーザー励起ラインを使用して、生きているRBC内の異なる形態のヒトHBのヘム活性部位を研究します。これらの研究は、RBCSおよびこれらが自由隔離された状態で囲まれたHB分子のFe-O断片またはFe-NHISリンケージの処分に有意な変化がないことを明らかにしました。しかし、ヘムビニル基の方向にいくつかの変化が観察され、タンパク質活性とリガンド親和性の違いを説明する可能性があります。この研究は、タンパク質ベースの研究の重要性を強調し、これらの結果を生理学的細胞系に翻訳する新しい機会を提示します。

Hemoglobin (Hb) is a key component of respiratory system and as such plays important role in human physiology. The studies of Hb's structure and functions are usually performed on cell-free protein; however, it has been shown that there are functionally relevant differences between isolated Hb and Hb present inside red blood cells (RBCs). It is clear that new experimental approaches are needed to understand the origin of these differences and to gain insight into the structure-function relationship of Hb within intact living cells. In this work we present a novel application of Resonance Raman spectroscopy to study heme active site of different forms of human Hb within living RBCs using laser excitation lines in resonance with their Soret absorption bands. These studies revealed that there are no significant changes in the disposition of the Fe-O-O fragment or the Fe-NHis linkage for Hb molecules enclosed in RBCs and these in free isolated states. However, some changes in the orientation of the heme vinyl groups were observed which might account for the differences in the protein activity and ligand affinity. This work highlights importance of protein-based studies and presents a new opportunity to translate these results to physiological cell systems.