Biosynthesis of Heme

Heme เป็นสารประกอบที่มีโครงสร้างมาจาก Porphyrins โครงสร้างของ Porphyrins เป็น Cyclic compound ที่เกิดจาก Pyrrole ring เชื่อมต่อกัน 4 วง ยึดเหนี่ยวกันด้วย methenyl bridge (-HC=) HC CH N H Pyrrole

N Pyrrole

Porphyrin

COOH CH2 CH2 C=O S-CoA H H C NH2 COOH การสังเคราะห์ Heme เริ่มจากปฏิกิริยาการรวมตัวระหว่าง Succinyl-CoA กับ Glycine COOH CH2 CH2 Succinyl-CoA C=O S-CoA H H C NH2 Glycine COOH

COOH CH2 CH2 C=O H C NH2 CoA•SH COOH

COOH CH2 CH2 C=O H C NH2 COOH เกิดปฏิกิริยา Decarboxylation โดยใช้ enzyme : ALA synthase

COOH CH2 CH2 C=O H C NH2 CO2 H δ-Aminolevulinate (ALA) การสังเคราะห์ ALA เกิดขึ้นใน Mitochondria

COOH COOH CH2 CH2 CH2 CH2 C=O C=O H C NH2 H C NH2 H H δ-Aminolevulinate (ALA) 2 ตัว รวมกันเป็น Porphobilinogen

Porphobilinogen เป็นสารประกอบเริ่มต้น (precursor) ของการสังเคราะห์ Pyrrole + N 2 ALA Porphobilinogen Pyrrole

COOH COOH CH2 CH2 CH2 CH2 C=O C=O CH2 H C H NH2 NH2 ขั้นตอนการรวมตัวของ ALA 2 โมเลกุล COOH COOH CH2 CH2 CH2 CH2 C=O C=O CH2 H C H NH2 NH2

COOH COOH CH2 CH2 CH2 CH2 O=C C= O H C H H NH CH2 NH2

Porphobilinogen COOH COOH CH2 CH2 CH2 H2O C C = = C H2O CH N CH2 H NH2

Porphobilinogen COOH COOH CH2 CH2 CH2 C C = = C CH H2C N H NH2 Acetyl- Propionyl- Acetyl- CH2 CH2 C C = = C CH H2C N H NH2

Porphobilinogen Acetyl- Propionyl- C C = = C CH H2C N H NH2

Porphobilinogen A P C C = = C CH H2C N H NH2

C CH A P N H NH2 CH2 A P C C C CH N H CH2 NH2

A P C CH A P N H CH2 C C C C N H CH2 NH3 NH2

A P C CH A P N H C C C H2 C C N H CH2 NH3 NH2

C C C C C C C C C C C C C C C C P A P A C H2 CH2 N H N H CH2 + H N H N 4 2 3 1 NH3 H N H N C C C C C H2 C C C C P A P A

Uroporphyrinogen (Type I) A P A C C C C H2 C C C C C N H N H CH2 CH2 H N H N C C C C C C C H2 C C P A P A การเรียงตัวของ A และ P ที่ side chain เป็นแบบ symmetric (APAPAPAP) = Type I

Uroporphyrinogen (Type III) A P A C C C C H2 C C C C C N H N H CH2 CH2 H N H N C C C C C C C H2 C C A P P A การเรียงตัวของ A และ P ที่ side chain เป็นแบบ Asymmetric (APAPAPPA) = Type III

Uroporphyrinogen (Type III) A P I A A II IV P P III P A

Coproporphyrinogen (Type III) M P I M M II IV P P III P M

I II IV III Protoporphyrin (Type III) M V M M V P P M (Vinyl : CH=CH2) + Fe2+ II IV Ferrochelatase V P III P M M=Methyl V= Vinyl P=Propionyl

Heme M V I M M II IV Fe2+ V P III P M