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Lmwew'mwfaeme (o mwfqgruppo eme) è un complesso chimico membro di una famiglia di composti chiamati mwfgporfirine contenente un atomo di mwfwferro. L'eme costituisce il mwgagruppo prostetico, cioè la parte non proteica, di una serie di mwgqproteine tra cui l'mwggemoglobina, la mwgwmioglobina e i mwhacitocromi. Questa mwhqmolecola deve la sua importanza al fatto che può legare l'mwhgossigeno, sia in forma molecolare sia in altri mwhwcomposti (mwiadiossido di carbonio, mwiqmonossido di carbonio, mwigH2O, ecc.) proprio grazie all'atomo di ferro.

• Struttura

• Funzione

• Sintesi

• Degradazione

• Malattie metaboliche

• Note

• Bibliografia

• Voci correlate

• Collegamenti esterni

L'eme è costituito da quattro anelli, interni all'emoglobina, mwjwpirrolici legati tra loro da ponti mwkametinici (-CH=) formando un anello tetrapirrolico. A questa struttura sono legati quattro gruppi mwkqmetilici (-CHmwkg3), due mwkwvinilici (CHmwla2=CH-) e due propanoilici (-CHmwlq2-CHmwlg2-COO-). L'atomo di ferro viene legato alla fine ai quattro atomi di mwlwazoto disposti al centro dell'anello. Il ferro a sua volta può formare altri due legami, uno su ciascun lato dell'eme (chiamati quinta e sesta posizione di coordinazione). Nell'emoglobina e nella mwmamioglobina la quinta posizione è occupata da una mwmqistidina.

L'eme può presentarsi sotto tre diverse forme: eme mwmwa, eme mwnab ed eme mwnqc, dove l'eme mwngb è il più comune dei tre; in particolare:

• eme mwoqa: differisce dall'eme mwogb in quanto ha un gruppo metile ossidato a un gruppo mwowformile (CHO), e una delle catene viniliche è rimpiazzata da una mwpaisoprenica; tra gli mwpqenzimi contenenti questo tipo di eme vi è la mwpgcitocromo-c ossidasi;

• eme mwqab: è presente nell'emoglobina e nella mioglobina;

• eme mwqgc: è simile all'eme b con la differenza che con le due catene viniliche è mwqwcovalentemente legata alla sua apoproteina (parte proteica di una proteinacite-ref-2[2]); tra le proteine che possiedono questa forma vi è il mwsqcitocromo c.

La funzione di questa molecola è basata sull'atomo di ferro, in grado di legare in maniera reversibile l'ossigeno, utilizzandolo per trasportare elettroni nella catena respiratoria, nel mwywridurre specie reattive dell'ossigeno (mwzacatalasi e mwzqperossidasi) o semplicemente trasportandolo nel sangue (emoglobina) o immagazzinandolo nei muscoli (mioglobina). Poiché nelle cellule il principale sito di ossidazione sono i mwzgmitocondri, molti enzimi contenenti eme si trovano lì.

Il ferro può esistere negli stati di mwaaossidazione +2 e +3, ma solo lo stato di ossidazione minore è in grado di legare l'ossigeno. Quando il ferro si trova nello stato di mwaqossidazione +3 non è più in grado di legare l'ossigeno e l'emoglobina prende il nome di metaemoglobina. La capacità di legare l'ossigeno da parte dell'eme così come quella di trattenere gli mwagelettroni vengono modificate dalla proteina nella quale si trova.

La sintesi dell'eme ha luogo nel mwcqcitoplasma e nel mwcgmitocondrio della mwcwcellula. Il processo enzimatico che produce l'eme va sotto il nome di mwdasintesi porfirinica, poiché l'eme fa parte della famiglia delle porfirine. Questo processo di sintesi, e gli enzimi che ne fanno parte, sono molto conservati tra le varie specie. Nell'uomo, questa via di sintesi serve quasi esclusivamente a produrre eme; in altre specie serve anche a produrre sostanze simili come la mwdqcobalamina (vitamina B12). La sintesi dell'eme ha inizio dalla sintesi di acido (delta)-aminolevulinico dall'mwdgamminoacido mwdwglicina e dal mweaSuccinil CoA proveniente dal mweqciclo di Krebs (ciclo dell'acido citrico). L'attività dell'enzima responsabile di questa reazione (mwegALA sintasi) è regolato dal livello intracellulare di ferro e dalla concentrazione di eme. Gli organi principalmente coinvolti nella sintesi dell'eme sono il mwewfegato e il mwfamidollo osseo, sebbene tutte le cellule lo richiedano per funzionare bene. Gli mwfqeritrociti a differenza dei loro precursori, i reticolociti, non possono produrlo.

Nel processo interviene l'mwfwenzima mwgauroporfirinogeno III sintasi.

L'eme libero ha il principale effetto di indurre la formazione di ROS (specie reattive dell'ossigeno), provocando danno ossidativo all'ambiente. Pertanto è necessario che la cellula catabolizzi rapidamente le specie di scarto.

Dopo l'emolisi, l'emoglobina liberamente rilasciata nel sangue viene dapprima captata dall'aptoglobina (Hp), formando il complesso Hb/Hp, che viene endocitato dalle cellule del mwhasistema reticoloendoteliale via il trasportatore CD163 (la componente proteica viene degradata ad amminoacidi e il gruppo prostetico viene liberato). Quando la disponibilità di Hp va incontro a esaurimento, l'eme viene rilasciato dall'impalcatura proteica, e quindi captato dall'albumina, da HDL/LDL o dall'emopessina (Hx), che analogamente a Hp contribuisce ad accrescere il pool di eme libero nelle cellule adibite al suo catabolismo, attraversando il trasportatore CD91.cite-ref-3[3]

L'eme libero viene degradato dall'enzima eme mwigossigenasi (HO-1/2) che porta alla formazione di mwiwbilirubina, un potente agente mwjaantiossidante di colore giallognolo. L'eme dei globuli rossi viene invece degradato nella mwjqmilza. Più correttamente, dall'apertura dell'anello porfirinico si origina prima mwjgbiliverdina e mwjwossido di carbonio, con rilascio dell'atomo di ferro centrale; la biliverdina, poi, viene convertita a bilirubina dall'enzima mwkabiliverdina reduttasi.

Notare che dalla degradazione dell'anello viene generato ossido di carbonio, noto gas tossico che ha elevata affinità per l'eme stesso. La reale funzione di questo gas nel sito di produzione è, invece, modulare delle risposte metaboliche postume al catabolismo dell'eme, come la mwkgrespirazione cellulare (mwkwcitocromo mitocondriale) e la produzione del secondo messaggero mwlaGMP ciclico.

La bilirubina presente nel sangue viene captata dal fegato, coniugata con mwlgacido glucuronico e quindi espulsa con la bile nel tratto intestinale. Qui si trasforma nei bilinogeni incolori (mwlwurobilinogeno, mesobilirubinogeno e mwmastercobilinogeno) e quindi in biline (urobilina e mwmqstercobilina), responsabili della colorazione delle feci.

Difetti degli enzimi responsabili della sintesi o della degradazione dell'eme sono responsabili di disordini ereditari o acquisiti, chiamati mwnaporfirie.

cite-note-ncbi-11. mwpw(mwqamwqqEN) PubChem, mwqgmwqwProtoheme, su mwrapubchem.ncbi.nlm.nih.gov, National Center for Biotechnology Information. mwrqURL consultato il 23 novembre 2021.

cite-note-22. ↑ mwsqmwsgmwswapolipoproteina (o apoproteina) in "Dizionario di Medicina", su mwtatreccani.it. mwtqURL consultato il 23 novembre 2021.

cite-note-33. ↑ Larsen R., Gouveia Z., Soares M., Gozzelino R. (2012). Heme cytotoxicity and thepathogenesis of immune-mediated inflammatory diseases. mwuqFrontiers In Pharmacology.

• Stryer L., mwvqBiochimica, quarta edizione (codice ISBN 88-08-09806-0)

• mwwgEmoglobina

• mwxaMioglobina

• mwxgPorfirina

• mwyaPorfiria

• citereftreccani-iteme, su Treccani.it – Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.

• citerefbritannica-com(EN) heme, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.