비헴 철 단백질(非heme 鐵 蛋白質, non-heme iron protein)은 헴(heme) 기질을 포함하지 않고 철 이온(Fe²⁺ 또는 Fe³⁺)을 단백질 골격에 직접 결합하거나, 황 원자 등을 매개로 하여 철-황 클러스터(iron-sulfur cluster) 형태로 보유하고 있는 금속단백질의 총칭이다. 생체 내 산화환원 반응, 전자 전달, 산소 활성화, 철 저장 및 수송 등 다양한 생리적 기능에 관여한다.
주요 분류 및 특징은 다음과 같다.
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단핵 비헴 철 단백질 (Mononuclear non-heme iron proteins) 단일 철 이온이 아미노산 잔기(주로 히스티딘, 아스파르트산, 글루탐산) 또는 물 분자에 의해 배위된 구조를 가진다. 대표적으로 산소 활성화 효소인 시토크롬 P450 계열 외의 산소화효소(예: 페닐알라닌 하이드록실라아제, 프로필 하이드록실라아제), 초과산화물 디스뮤타아제(Fe-SOD) 등이 있다.
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철-황 단백질 (Iron-sulfur proteins) 무기 황화물(S²⁻)과 철 이온이 클러스터([2Fe-2S], [3Fe-4S], [4Fe-4S] 등)를 형성하여 단백질에 결합된 그룹이다. 미토콘드리아 전자전달계의 복합체 I, II, III, 광합성의 페레독신, 질소고정효소의 구성요소 등 전자 전달 매개체로 핵심적인 역할을 한다.
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철 저장 및 수송 단백질
- 페리틴(Ferritin): 구형 단백질 껍질 내부에 수천 개의 철 원자를 산화철 수산화물 형태로 저장하여 세포 내 철 항상성을 유지한다.
- 트랜스페린(Transferrin): 혈장 내 철 이온을 특이적으로 결합하여 조직으로 수송하는 당단백질이다.
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기타 헴 결합 단백질인 헤모글로빈, 미오글로빈, 시토크롬 등과 구별되며, 촉매 활성 부위에서 고가 철 중간체(예: Fe(IV)=O)를 형성하여 기질 산화를 수행하는 효소군(예: α-케토글루타르산 의존성 디옥시게나제 등)이 활발히 연구되고 있다.
이 용어는 특정 단일 단백질을 지칭하는 고유명사가 아니라, 철의 배위 환경과 구조적 특성에 따른 생화학적 분류 명칭으로 사용된다.
