Строение дистального кармана: дополнительная причина прочности связи железас кислородом

Гем, выделенный из состава миоглобина или гемоглобина, очень быстро переходит в окисленную форму, содержащую железо в степени окисления +3. Скорость реакции ограничена лишь скоростью доступа кислорода в раствор, содержащий молекулы гема. Однако в составе миоглобина и гемоглобина гем окисляется намного медленнее: для полного окисления на воздухе требуется несколько часов.

Дело в том, что молекула воды атакует связь Fe←O, при разрыве которой образуется окисленная форма гема и гидроперекисный радикал НО₂•. В миоглобине и гемоглобине молекула кислорода находится в так называемом дистальном кармане: со всех сторон она окружена аминокислотными остатками и доступ молекул воды к ней затруднен. Наиболее важной частью дистального кармана является гистидиновый остаток, в миоглобине это His64.

В деоксигенированной форме (1vxg) дистальный карман заполнен только одной слабо связанной молекулой воды. Она не взаимодействует с атомом железа (расстояние Fe...O около 3A), но образует водородную связь с атомом азота His64 (O...N 2.8 A). При присоединении молекулы кислорода вода из дистального кармана вытесняется, а His64 образует водородные связи с молекулой кислорода. Размер кармана при этом немного увеличивается, что приводит к небольшому изменению конформации всей молекулы.