ヘモグロビンとミオグロビンは、金属タンパク質の2つの一般的な例です。それらは、哺乳類の細胞で酸素を貯蔵および輸送するように機能する類似の化合物です。金属タンパク質のもう1つの例は、チトクロームcです。これは、ATP合成を助けるために電子伝達鎖で重要な役割を果たします。

ヘムタンパク質は、哺乳類の生理学において重要な役割を果たしています。それらは血流に酸素を貯蔵して輸送し、ミトコンドリアで電子を伝達させ、細胞プロセスの駆動に使用される高エネルギー分子を合成します。

ヘムタンパク質の分光測定

ヘムグループは、ヘムグループの状態に基づいて変化する吸光度の波長帯を生成します。吸光度測定を使用して、重要なタンパク質パラメータ、特にタンパク質の構造を研究し、ヘム補綴グループの結合および酸化状態に関する情報を取得できます。

ヘム補綴グループの存在により、UV-Vis分光法は、スペクトルの変化を介してヘムタンパク質を研究するための強力なツールになります。タンパク質に結合する非タンパク質（非アミノ酸）要素である補欠分子族は、ヘム群の状態によって変化する吸光度スペクトルを示します。

ヘムタンパク質は、最大4つの酸素分子を運ぶことができ、タンパク質の構造は、酸素分子の存在、および結合した酸素分子の数によって異なります。このように、分光法は血中酸素濃度を測定するための有用なツールです。これは、患者が鎮静状態にある、昏睡状態にある、または悪心や嘔吐、また失神を発現できないなど、低酸素血の一般的な兆候である、さまざまな医療アプリケーションで重要です。

ヘムの特性評価

Ocean Insightは、UV-Vis分光法を使用して、哺乳動物の生理学における機能に重要なヘモグロビン、ミオグロビン、チトクロームの特性を調査しました。多くの生体分子と同様に、これらの金属タンパク質には、紫外または可視域の吸収分光法を使用して測定できる固有のスペクトルがあります。

実験のセットアップ

ヘモグロビン（Sigma H-7379）、ミオグロビン（Sigma M-0630）、およびシトクロムc（Sigma C-3131）の可視吸光度スペクトルを測定するために、それぞれの溶液を約1 mg / mLの濃度で水中で調製しました。必要に応じてサンプルを希釈し、1 AU未満のスペクトルデータを取得してから、使い捨てキュベットにピペットで移しました。吸光度測定において、安定したスペクトルを取得するため、平均50回のAverage、、また移動平均である波長スムージング幅を10にして行いました。

結果

測定された金属タンパク質の吸光度スペクトルは、ヘムグループの存在に起因する各タンパク質のスペクトル特性の類似性を明らかにしました（図1）。

ヘムグループの状態によって変化するこれらのスペクトルの形状に基づいて、各タンパク質のヘムグループの鉄原子が酸化されていると結論付けることができます。 したがって、スペクトルはメトヘモグロビン（図2）、メトミオグロビン（図3）、および酸化チトクロームc（図4）のスペクトルと一致しています。

これらのタンパク質について測定されたスペクトルは、鉄原子が異なる酸化状態にあるか、別のガスが結合している場合は非常に異なります。

結論

上記ヘムグループの分光測定で示されているように、特にUV-Vis範囲の吸光度測定は、タンパク質やその他のライフサイエンスサンプルを特徴付ける強力なツールとなります。 金属タンパク質の場合、UV-Vis吸光度スペクトルから、ヘム補綴グループに関する詳細情報を取得可能です。 ヘムグループは、重要な生物学的機能を実行するタンパク質に不可欠であるため、この手法は教育、研究、臨床検査、医療の現場で役立ちます。

オーシャンフォトニクスの測定システム

オーシャンフォトニクスでは、これら金属タンパク質の吸光度測定のみならず、各種溶液試料や固体試料のスペクトル測定システムをご用意しています。 可視域のみならず、UV-NIR領域まで幅広く対応しています。