Жёлчные (или же́лчные) пигме́нты, также билины — биологические пигменты, линейные тетрапирролы[1], формально являющиеся производными билана (билиногена) с окисленными терминальными пиррольными ядрами, образующиеся при катаболизме гема. Впервые выделены из жёлчи, которой придают характерную окраску, откуда и получили своё название; цвет различных жёлчных пигментов — от жёлто-оранжевого до сине-зелёного. Образуются во многих организмах как продукт метаболизма некоторых порфиринов. Билин (также называемый билихром) был назван как желчный пигмент млекопитающих, но его также можно обнаружить в низших позвоночных, беспозвоночных, а также в красных водорослях, зелёных растениях и цианобактериях. Цвет билинов может варьировать от красного, оранжевого, жёлтого и коричневого до голубого и зелёного.
Говоря химическим языком, билины это линейная структура из четырёх пиррольных колец (тетрапирролы). В человеческом метаболизме они представлены билирубином-продуктом разрушения гема. Гидроксиметилбилан это одно из популярных анаболических средств, получаемое реакцией биосинтеза порфобилиногена (ПБГ) и уропорфобилиногена I (реакция широко известна как порфобилиногенная деаминаза).
Билины были найдены в животных, а фикоцинобилины в хромофорах фотосинтетического пигмента фикоцианина в водорослях и растениях. В растениях билины также служат как фотопигменты фоторецепторного белка фитохрома. Примером билина беспозвоночных может служить микроматабилин, придающий зелёный цвет пауку Micrommata virescens[2].
Биосинтез и биологическая роль
правитьЖёлчные пигменты образуются у позвоночных в результате метаболизации гемоглобина, миоглобина и гем-содержащих белков, при этом происходит окислительное расщепление α-метиновой связи гема (простетической группы гемоглобина).
Процесс катализируется гем-оксигеназой (КФ 1.14.99.3), при этом в качестве донора водорода выступает никотинамидадениндинуклеотидфосфат (NADPH):
- гем + 3 AH2 + 3 O2 биливердин + Fe2+ + CO + 3 A + 3 H2O
В процессе также участвует гемопротеинредуктаза (КФ 1.14.99.3), восстанавливающая гем-оксигеназу.
На первой стадии реакции происходит гидроксилирование α-метиновой группы с образованием 5-гидроксигема, после чего гидроксилированный мостик окисляется с выделением оксида углерода и образованием вердогема. В свою очередь, вердогем окисляется до нестойкого комплекса биливердина с двухвалентным железом, который распадается с высвобождением Fe2+ и биливердина[3].
В дальнейшем биливердин (сине-зелёные кристаллы, в растворах жёлто-зелёного цвета) при восстановлении, катализируемым биливердинредуктазой, превращается в билирубин (коричневые кристаллы, в растворах — жёлто-оранжевого цвета):
В жёлчи человека и плотоядных млекопитающих преобладает билирубин, в жёлчи травоядных млекопитающих, птиц, пресмыкающихся и рыб — биливердин.
Метаболизация гема с образованием жёлчных пигментов идёт в клетках ретикулоэндотелиальной системы, фагоцитирующих старые или повреждённые эритроциты — преимущественно в селезёнке и купферовыми клетками печени. В кишечнике билирубин подвергается бактериальному восстановлению с образованием уробилинов и уробилиногенов, в частности, стеркобилиногена (у человека — 40—280 мг в сутки). Стеркобилиноген под действием света окисляется до стеркобилина.
Патологические состояния, при которых нарушение метаболизма гемоглобина и жёлчных пигментов ведут к накоплению в крови избыточного количества билирубина (гипербилирубинемии), ведут к желтушному окрашиванию кожи, слизистых оболочек и склеры - желтухе.
Номенклатура
править| Родительская структура | Число метиновых групп |
Цвет | Название | Соединение |
|---|---|---|---|---|
| Билан (5,10,15,21,23,24-Гексагидробилин) |
0 | Бесцветны | Мезобилирубиноген (Уробилиноген I) |
|
| Стеркобилиноген | 
| |||
| Уробилиноген D (Мезобилирубиноген D) |
| |||
| Билен (5,15,21,24-Тетрагидробилин) |
1 | от жёлтого до оранжевого | Стеркобилин | 
|
| Уробилин D (Мезобилин D) |
| |||
| Уробилин I (Мезобилин I) |
| |||
| Биладиены (10,23-Дигидробилин, 5,21-Дигидробилин) |
2 | оранжево-красный | Билирубин | 
|
| Мезобилирубин | 
| |||
| Фикоэритробилин (см. Фикобилины) |
| |||
| Билин (билатриен) | 3 | от зелёного до сине-зелёного | Биливердин | 
|
| Фикоцианобилин (см. Фикобилины) |
|
Примечания
править- ↑ tetrapyrroles // IUPAC Gold Book. Дата обращения: 10 мая 2011. Архивировано 21 октября 2012 года.
- ↑ Oxford, G.S. & Gillespie, R.G. (1998). Evolution and Ecology of Spider Coloration. Annual Review of Entomology 43:619-643.doi: 10.1146/annurev.ento.43.1.619
- ↑ EC 1.14.99.3 // IUBMB Enzyme Nomenclature. Дата обращения: 14 июня 2011. Архивировано из оригинала 31 мая 2013 года.
Литература
править- Шлыгин Г. К., Золотаревский В. Б. Жёлчные пигменты // Большая медицинская энциклопедия : в 30 т. / гл. ред. Б. В. Петровский. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1978. — Т. 8 : Евгеника — Зыбление. — 528 с. : ил.
- Falk, Heinz. The chemistry of linear oligopyrroles and bile pigments (англ.). — Springer, 1989. — ISBN 9783211821251.