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化学进展 2010, Vol. 22 Issue (10): 1952-1963 前一篇   后一篇

• 综述与评论 •

金属卟啉蛋白质结合体的结构与功能*

王荣民**   朱永峰  何玉凤  李岩  毛崇武  何乃普   

  1. (生态环境相关高分子材料教育部重点实验室 甘肃省高分子材料重点实验室 西北师范大学高分子研究所 兰州 730070)
  • 收稿日期:2010-02-05 修回日期:2010-03-06 出版日期:2010-10-24 发布日期:2010-10-20
  • 通讯作者: 王荣民 E-mail:wangrmcn@163.com
  • 基金资助:

    国家自然科学基金，教育部新世纪优秀人才支持计划

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Structures and Functions of Metalloporphyrin Protein Conjugates

Wang   Rongmin**   Zhu Yongfeng   He Yufeng   Li Yan   Mao Chongwu   He Naipu   

  1. (Key Laboratory of Eco-Environment-Related Polymer Materials of Ministry of Education, Key Laboratory of Polymer Materials of Gansu Province, Institute of Polymer, Northwest Normal University, Lanzhou 730070, China)
  • Received:2010-02-05 Revised:2010-03-06 Online:2010-10-24 Published:2010-10-20
  • Contact: Wang Rongmin E-mail:wangrmcn@163.com

在生命活动中起重要作用的蛋白质和金属卟啉是典型的生物高分子和金属配合物，而且绝大部分蛋白质与金属卟啉是通过形成结合体共同发生作用的，因此，研究天然金属卟啉蛋白质结合体的结构与功能并进行人工模拟受到关注并取得了很大进展。本文在对蛋白质与金属卟啉的结构与类型进行简单介绍的基础上，综述了 金属卟啉与蛋白质的天然结合体，如细胞色素P-450、过氧化物酶、血红蛋白、肌红蛋白及脑红蛋白等。总结了金属卟啉与蛋白的人工结合体，如原卟啉、血卟啉及其衍生物与血清白蛋白的结合体；合成水溶性与不溶性金属卟啉与白蛋白的结合体。介绍了人工合成蛋白，即基因重组蛋白与合成金属卟啉的结合体，如用做人工合成血液的栏式铁卟啉白蛋白结合体。到目前为止，不但金属卟啉可以合成，而且白蛋白、血红蛋白也可以通过基因重组进行人工合成。金属卟啉蛋白质结合体已应用于制备人工血液、疾病检测、治疗，及光解水产氢等多个领域。

关键词： 生物高分子金属配合物, 金属卟啉蛋白质结合体, 白蛋白, 人工血液, 模拟酶

Proteins and metalloporphyrins are typical biopolymer and metal complexes. Their conjugates, biopolymer metal complexes are very important in vital movement. In this paper, based on introducing structure and major types of proteins and metalloporphyrins, metalloporphyrin-protein conjugates and their functions were reviewed. Firstly, natural metalloporphyrin-protein conjugates were summarized. Such as Cytochrome P450, Hemoglobin, Myoglobin, peroxidase and neuroglobin. They are ubiquitous in organism and play an important role in the process of biological metabolism. Their structure and functions have been characterized. Secondly, artificial conjugates of metalloporphyrin-protein were reviewed. For example, protoporphyrin IX metal complexes and some meso-substituted porphyrin metal complexes had been bound into proteins. Thirdly, recombinant protein, which is prepared by using gene recombination technology, had bound with synthetic metalloporphyrins. The structure and function of recombinant protein are same with natural protein. They also have some advantages, such as large-scale producing and avoiding the pollution. The typical conjugates, such as hemoglobin-based polymer and vesicles, recombinant human serum albumin (rHSA) binding pocket ferrous porphyrin, and protoporphyrin IX Zn(II) complexes / rHSA conjugates, were prepared and applied in blood substitutes ( oxygen carrier), medicine ( drugs treatment of cancer), or photoinduced reduction of water for preparing hydrogen.

Contents
1 The structure and types of protein and metalloporphyrins
2 Natural conjugates of metalloporphyrins and protein - hemoprotein
2.1 Cytochrome-P450
2.2 Peroxidase
2.3 NO synthase
2.4 Hemoglobin
2.5 Hemoglobin-based oxygen carriers
2.6 Myoglobin
2.7 Neuroglobin
3 Artificial conjugates of porphyrin and protein
3.1 Natural porphyrin binding with albumin
3.2 Synthetic porphyrin binding with albumin
4 Synthetic porphyrin binding with biosynthetic protein
4.1 Artificial synthetic protein - recombinant protein
4.2 Albumin binding pocket ferricporphyrin - artificial blood
4.3 Metalloporphyrins protein conjugates as drugs.

Key words: biopolymer metal complexes, metalloporphyrin protein conjugates, albumin, artifical blood, mimic enzymes
()

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