одит в результате образования НОС1 [33а]. Могут быть использованы и другие кислородзависимые механизмы поражения бактерий [34]. Наследственный недостаток NADH-?оксидазы (признак, сцепленный с Х-хромосомой) может приводить к развитию опасной болезни — грануломатоза, при котором исчезает сопротивляемость организма к заражению многими обычными бактериями.

В. Белки с негемовым железом

Далеко не все железо внутри клеток образует хелатиые комплексы -с порфириновыми группами. Хотя гемэритрин был известен на протяжении многих лет (разд. Б,4), важное значение белков, содержащих не-гемовое железо, стало ясным лишь после того, как Крэйн в 1945 г. разработал метод получения больших количеств митохондрий. Было отмечено, что содержание железа в митохондриях намного превосходит -его ?содержание в гемопротеидах. Важное открытие сделал в 1960 г. Г. Бейт-нерт, изучавший митохондриальные дегидрогеназные системы, специ* -фичные к сукцинату и к NADH. Он заметил, что в тех случаях, когда цепь переноса электронов была частично восстановлена этими субетрФ1 тами, растворы, замороженные при низкой температуре, давали сильный сигнал ЭПР со значением g = l,94. Сигнал возникал лишь после восстановления субстратами, а результаты фракционирования свидетельствовали, что его дают белки с негемовым железом. Хотя функция этих белков до сих пор не вполне выяснена, было высказано предположение, что по крайней мере шесть белков этого типа присутствуют в цепи переноса электронов [35, 36а]. Еще три таких белка ассоциированы с флавинсодержащей сукцинатдегидрогеназой (гл. 8, разд. И,3) [36Ь].

Еще более очевидно присутствие белков с негемовым железом у кло-стридий, которые вообще не содержат гема. Именно из этих бактерий был выделен первый негемовый железосодержащий белок, названный ферредоксином. Этот белок, обладающий поразительно низким восстановительным потенциалом (Е° = —0,41 В), участвует в реакции, катализируемой пируват: ферредоксин—оксидоредуктазой (гл. 8, разд. К,3), в фиксации азота у некоторых видов и в образовании Н2. Он представляет собой небольшой белок зеленовато-коричневого цвета, содержащий всего 54 аминокислотных остатка, но образующий комплекс с восемью атомами железа. Если снизить рН до ~1, освобождается восемь молекул H2S. Таким образом, белок содержит восемь атомов «лабильной серы», каким-то образом связанных железо-сульфидными связями. Ферредоксины оказались только первыми представителями большого семейства открытых позднее железо-серных белков [37—39]. Большинство из них содержит железо и «лабильную серу» в отношении 1:1, но число атомов железа на молекулу белка оказывается различным. Кроме того, одна группа белков вообще не содержит «лабильной серы»: железо в иих удерживается боковыми цепями четырех астат* ков цистеина. Наиболее простые железо-серные белки могут быть разбиты иа классы в соответствии с приводимой ниже таблицей. Помимо-них, имеются более сложные железо-серные белки, такие, как нитроге-наза (гл. 14, разд. А,2), которые содержат также молибден. Стандартные восстановительные потенциалы железо-серных белков покрывают поразительно широкий интервал значений от —0,42 В для ферредокси-на шпината до 4-0,35 В для так называемого железо-серного белка с высоким потенциалом из Chromatium,

Содержание железа и лабильной серы Нанменование белка

1 Fe

2 Fe, 2 Sa-4 Fe, 4 S2~

Fe, nS2" Рубредоксин

Ферредоксин из хлоропластов, адреноредоксин, путидаредок-син, ферредоксин Е. colt [40]

Железосодержащий белок с высоким потенциалом (Chromatium), некоторые бактериальные ферредоксины, гидрогеназа

Бактериальные ферредоксины (обычно /1=8)

Структура нескольких таких белков определена методами рентгеновской кристаллографии [38, 41]. Простейший из них — рубредоксин из Clostridium pasteurianum, небольшой пептид с мол. весом ~6000* (рис. 10-4). Среди его 54 аминокислотных остатков имеются четыре остатка цистеина, боковые цепи которых образуют искаженный тетраэдр вокруг единственного атома железа [38]. Три Fe—S-связи имеют «нормальную» длину — около 0,23 нм, но четвертая, с остатком цистеина-41, оказалась необычно короткой (0,205 нм). Функция клостридиальногО' рубредоксина точно не известна; считается, что он участвует в переносе электронов и может заменять в некоторых реакциях ферредоксин. Име<егся и более крупный рубредоксин с мол. весом ~ 19 ООО, который связывает два иона железа; он участвует в переносе электронов, входя в состав гндроксилазной системы клеток Pseudomonas (разд. Ж,2, е) [42].

Рентгеноструктурные исследования показали, что в железосодержащем белке с высоким потенциалом из Chromatium полипептидная цепь

РИС. 10-5. Fe4S4-MacTep в железосодержащем белке с высоким потенциалом из ChrO'

matium.

из 86 аминокислотных остатков обернута вокруг железо-серного кластера, содержащего боковые цепи четырех остатков цистеина и еще по четыре атома железа и по четыре атома серы (рис. 10-5) [41]. Каждый из четырех атомов серы в остатках цистеина связан с одним атомом Fe, и эти четыре атома Fe образуют нерегулярный те