В присутствии малых количеств угарного газа, который образуется в процессе нормальной жизнедеятельности организма, клеточные гемопротеины принимают такую пространственную структуру, что связываться с ними угарному газу становится просто невыгодно.

Схема структуры гемоглобина: синим показана полипептидная цепь, фиолетовым — группы гемма. (Рисунок)

Монооксид углерода (II), или угарный газ, называют «тихим убийцей»: при высокой токсичности он не имеет ни запаха, ни цвета. При этом мы живём буквально в окружении источников угарного газа: достаточно сказать, что он присутствует в продуктах сгорания автомобильного топлива. Токсичность монооксида углерода связана с тем, что он эффективно связывается с гемопротеинами крови, вытесняя из них кислород. В итоге нарушается не только газообмен, но также энергетические реакции и процессы передачи межклеточных сигналов.

Угарный газ настолько хорошо подходит молекулам гемопротеинов, что, казалось бы, даже ничтожные его концентрации могут необратимо заместить в них молекулы других газов и отравить организм. Но при этом монооксид углерода является побочным продуктом многих реакций, которые протекают внутри клеток. Клетки, однако же, никаких неудобств по этому поводу не испытывают. Эту задку удалось разрешить группе учёных из Манчестерского университета (Великобритания).

В своей работе исследователи пользовались бактериальным гемопротеином, более простым, чем белки животных клеток. Известно, что функция всякого белка определяется его пространственной структурой, и гемопротеины тут не исключение: в сложносочинённом клубке полипептидной цепи находится железосодержащая группировка гема, к которой и крепятся молекулы газов. Так вот: оказалось, что в малых концентрациях угарный газ провоцирует 3D-перестройки в структуре белка. Эти конформационные подвижки делают гемопротеин плохо совместимым с ядовитым газом: соединение двух молекул, газа и белка, становится невыгодным, энергозатратным процессом. Таким образом, клетка может не опасаться угарного газа, который сама же и выработала. Хотя, разумеется, высокие концентрации газа преодолеют воздвигнутый конформационный барьер.

Результаты своих экспериментов исследователи представили в журнале PNAS.

Такой же процесс, по словам учёных, происходит и в случае других газов: по долгу службы гемопротеинам приходится иметь дело и с кислородом, и с монооксидом азота, и с углекислым газом. Когда белку нужно связать какой-то газ или, наоборот, избавиться от него, он принимает другую конформацию. Не исключено, что гемопротеины подскажут инженерам какую-нибудь идею для создания сверхчувствительных газовых датчиков.