Коэнзим Q - цитохром C редуктаза
Цитохром B-C1 комплекс | |
---|---|
Кристаллическая структура митохондриального цитохрома BC комплекса, связанного с убихиноном . [ 1 ] | |
Идентификаторы | |
Символ | (N/A) |
Краткое содержание | 1be3 / scope / supfam |
TCDB | 3.D.3 |
OPM Суперсемейство | 92 |
OPM белок | 3CX5 |
Мембраном | 258 |
Убикинол-цитохроме-C редуктаза | |||
---|---|---|---|
Идентификаторы | |||
ЕС №. | 7.1.1.8 | ||
CAS №. | 9027-03-6 | ||
Базы данных | |||
Intenz | Intenz View | ||
Бренда | Бренда вход | ||
Расширение | Вид Nicezyme | ||
Кегг | Кегг вход | ||
Метатический | Метаболический путь | ||
Напрямую | профиль | ||
PDB Структуры | RCSB PDB PDBE PDBSUM | ||
Джин Онтология | Друг / Quickgo | ||
|
Коэнзимент Q: цитохром C - оксидоредуктаза , иногда называемый цитохрома BC 1 комплексом , а в другой времена III комплекс III является третьим комплексом в цепочке транспорта электронов ( EC 1.10.2.2 ), играя критическую роль в биохимической генерации АТФ (EC 1.10.2.2), играя критическую роль в биохимической генерации АТФ (EC 1.10.2.2), играя критическую роль в биохимической генерации АТ Окислительное фосфорилирование ). Комплекс III представляет собой мультисубунитный трансмембранный белок, кодируемый как митохондриальными ( цитохромом В ), так и ядерными геномами (все другие субъединицы). Комплекс III присутствует в митохондриях всех животных и всех аэробных эукариот и внутренних мембран большинства бактерий . Мутации в комплексе III вызывают непереносимость упражнений , а также мультисистемные расстройства. BC1 Комплекс содержит 11 субъединиц, 3 респираторных субъединица (цитохром B, цитохром C1, белок Rieske), 2-ямыстные белки с низкой молекулярной массой и 6 белков .
Убихинол-цитохром-C редуктаза катализирует химическую реакцию
- QH 2 + 2 FERRICYTOCHROME C Q + 2 ферроцитохром C + 2 H +
Таким образом, двумя субстратами этого фермента являются хинол (QH 2 ) и фермер (Fe 3+ ) Цитохром С , тогда как его 3 продукта являются хинон (Q), ферро- (Fe 2+ ) Цитохром C и H + .
Этот фермент относится к семейству оксидоредуктаз , в частности, те, которые действуют на дифенолы и родственные вещества в качестве донора с цитохромом в качестве акцептора. Этот фермент участвует в окислительном фосфорилировании . Он имеет четыре кофактора : цитохром C 1 , цитохром B-562, цитохром B-566 и 2-железный ферредоксин типа Rieske .
Номенклатура
[ редактировать ]Систематическим названием этого класса ферментов является убиквинол: Ferricytochrome-C оксидоредуктаза . Другие общие имена включают в себя:
|
|
Структура
[ редактировать ]
По сравнению с другими основными протонными субъединицами цепи переноса электронов количество обнаруженных субъединиц может быть небольшим, столь же небольшим, как три полипептидные цепи. Это число увеличивается, и одиннадцать субъединиц встречаются у более высоких животных. [ 2 ] Три субъединицы имеют протезные группы . цитохрома гем C B Субъединица имеет два B -типа гема ( B L и B H ), субъединица цитохрома C имеет один -типа ( C 1 ), а субъединица белка железа Riesk Iron-Sulfur Cluster (2FE • 2S).
Структуры комплекса III: PDB : 1KYO , PDB : 1L0L
Состав сложного
[ редактировать ]У позвоночных комплекс BC 1 , или комплекс III, содержит 11 субъединиц: 3 дыхательных субъединиц, 2 основных белка и 6 низкомолекулярных белков. [ 3 ] [ 4 ] Протеобактериальные комплексы могут содержать всего три субъединицы. [ 5 ]
Таблица субъединицы композиции комплекса III
[ редактировать ]Нет. | Название субъединицы | Человеческий символ гена | Описание белка из Uniprot | Семейство PFAM с человеческим белком |
---|---|---|---|---|
Респираторные субъединицы белки | ||||
1 | MT-CYB / CYT B | Mt-Cyb | Цитохром б | PFAM PF13631 |
2 | CYC1 / CYT C1 | Велосипед | Цитохром C1, гем -белок, митохондриальный | PFAM PF02167 |
3 | Rieske / ucr1 | UQCRFS1 | Cytochrome B-C1 Комплексная субъединица Rieske, Mitochondrial EC 1.10.2.2 | PFAM PF02921 , PFAM PF00355 |
Основной белковой субъединицы | ||||
4 | QCR1 / SU1 | UQCRC1 | Комплексная субъединица 1 цитохрома B-C1, митохондриальная | PFAM PF00675 , PFAM PF05193 |
5 | QCR2 / SU2 | UQCRC2 | Комплексная субъединица 2 цитохрома B-C1, митохондриальная | PFAM PF00675 , PFAM PF05193 |
Низкомолекулярные белковые субъединицы | ||||
6 | QCR6 / SU6 | Uqcrh | Комплексная субъединица цитохрома B-C1, митохондриальная | PFAM PF02320 |
7 | QCR7 / SU7 | Uqcrb | Комплексная субъединица Cytochrome B-C1 7 | PFAM PF02271 |
8 | QCR8 / SU8 | Uqcrq | Комплексная субъединица Cytochrome B-C1 8 | PFAM PF02939 |
9 | QCR9 / SU9 | UQCRFS1 а | (N-терминал Рисеке, без отдельного входа) | PFAM PF09165 |
10 | QCR10 / SU10 | UQCR10 | Комплексная субъединица 9 цитохрома B-C1 9 | PFAM PF05365 |
11 | QCR11 / SU11 | UQCR11 | Комплексная субъединица Cytochrome B-C1 10 | PFAM PF08997 |
- а У позвоночных продукт расщепления 8 кДа от N-конце белка Rieske ( сигнальный пептид ) сохраняется в комплексе как субъединицы 9. Таким образом, субъединицы 10 и 11 соответствуют грибковым QCR9P и QCR10P.
Реакция
[ редактировать ]
катализирует снижение цитохрома С Он Окисление кофермента Q (COQ) и сопутствующей перекачки 4 протонов из митохондриальной матрицы в межмембранное пространство:
- QH 2 + 2 Cytochrome C (Fe Iii ) + 2 ч +
в → Q + 2 Цитохром C (Fe II ) + 4 ч +
вне
В процессе, называемом циклом Q , [ 6 ] [ 7 ] Два протона употребляются из матрицы (M), четыре протона выпускаются в пространство между мембранами (IM), а два электрона передаются в цитохрому c .
Механизм реакции
[ редактировать ]
Механизм реакции для комплекса III (цитохром BC1, коэнзим Q: цитохром C оксидоредуктаза) известен как цикл убихинона («Q»). В этом цикле четыре протоны выпускаются в положительную сторону «P» (меж мембранное пространство), но только два протона берутся со стороны «N» (матрица). В результате градиент протона через мембрану образуется . В общей реакции два убихинола окисляются до убихинонов , а один убихинон сводится к убихинолу . В полном механизме два электрона переносятся из убихинола в убихинон через два промежуточных продукта цитохрома C.
Общий :
- 2 x QH 2 окислен до Q
- 1 x q уменьшен до QH 2
- 2 x cyt c уменьшен
- 4 х ч + выпущен в межмембранное пространство
- 2 х ч + Получил из матрицы
Реакция продолжается в соответствии со следующими шагами:
Раунд 1 :
- Цитохром B связывает убихинол и убихинон.
- Центр 2FE/2S и B L Heme каждый вытягивает электрон из связанного убихинола, выпустив два протона в межмембранное пространство.
- Один электрон передается в цитохрому C 1 из центра 2FE/2S, в то время как другой передается из гром в гема .
- Цитохром C 1 передает свой электрон в цитохром C (не путать с цитохромом C1), а B heme переносит свой электрон в близлежащий убихинон, что приводит к образованию Ubisemiquinone.
- Цитохром С диффузии. Первый убихинол (ныне окисляемый до убихинона) выпускается, в то время как полухинон остается связанным.
Раунд 2 :
- Второй убихинол связан цитохромом b.
- Центр 2FE/2S и B L Heme каждый вытягивает электрон из связанного убихинола, выпустив два протона в межмембранное пространство.
- Один электрон передается в цитохрому C 1 из центра 2FE/2S, в то время как другой передается из гром в гема .
- Затем цитохром C 1 передает свой электрон в цитохром С , в то время как соседний полухинон, произведенный из 1 раунда, поднимает второй электрон из гема , а также два протона из матрицы.
- Второй убихинол (теперь окисляется до убихинона), наряду с недавно образованным убихинолом. [ 8 ]
Ингибиторы комплекса III
[ редактировать ]Существует три различных группа ингибиторов комплекса III.
- Антимицин А связывается с сайтом Q I и ингибирует перенос электронов в комплексе III от гема B H к окисленному Q (ингибитор сайта QI).
- Миксотиазол и стигмателлин связываются с сайтом Q o и ингибируют перенос электронов от пониженного QH 2 в белок серы Rieske Iron. Миксотиазол и стигмателлин связываются с различными, но перекрывающимися карманами в Q O. сайте
- Миксотиазол связывается ближе к цитохромам BL (следовательно, называется « проксимальным » ингибитором).
- Стигмателлин связывается дальше от Heme BL и ближе к белке серы Rieske железа, с которым он сильно взаимодействует.
Некоторые были коммерциализированы как фунгициды ( производные стробилурина , наиболее известными из которых являются азоксистробин ; ингибиторы QOI ) и как антималарийские агенты ( атоваконе ).
Также пропилгекседрин ингибирует цитохром Средуктазу. [ 9 ]
Кислородно -свободные радикалы
[ редактировать ]Небольшая доля электронов покидает переносную цепь электронов, прежде чем достичь комплекса IV . Превосходная утечка электронов в кислород приводит к образованию супероксида . Актуальность этой иначе незначительной боковой реакции заключается в том, что супероксид и другие активные формы кислорода очень токсичны и, как полагают, играют роль в нескольких патологиях, а также старение ( теория старения свободных радикалов ). [ 10 ] Утечка электрона происходит в основном на сайте Q o и стимулируется А. антимицином Антимицин А блокирует базы в уменьшенном состоянии, предотвращая их повторную окисление в месте Q , , в свою очередь, вызывает устойчивые концентрации o полухинона что I Q Полем Считается, что эффект высокого мембранного потенциала оказывает аналогичный эффект. [ 11 ] Супероксид, произведенный на сайте QO, может быть выпущен как в митохондриальную матрицу [ 12 ] [ 13 ] и в межмембранное пространство, где он может достичь цитозоля. [ 12 ] [ 14 ] Это может быть объяснено тем фактом, что комплекс III может производить супероксид в качестве мембранной проницаемой HOO • а не как мембрана непроницаем −.
2 . [ 13 ]
Человеческие имена генов
[ редактировать ]![]() | В этом разделе может потребоваться очистка Википедии для соответствия стандартам качества . Конкретная проблема: должна быть объединена в таблицу выше. ( Декабрь 2023 г. ) |
- MT-CYB : MTDNA, закодированная цитохром B; Мутации, связанные с непереносимостью физических упражнений
- CYC1 : цитохром C1
- CYCS : цитохром C
- Uqcrfs1 : белок сера сера Rieske
- UQCRB : белок, связывающий убихинон, мутация, связанная с дефицитом митохондриального комплекса III ядерного типа 3
- Uqcrh : шарнирный белок
- UQCRC2 : Core 2, Мутации, связанные с дефицитом митохондриального комплекса III, ядерный тип 5
- UQCRC1 : ядро 1
- UQCR : 6,4 кд субъединица
- UQCR10 : 7,2KD субъединица
- TTC19 : недавно идентифицированная субъединица, мутации, связанные с дефицитом комплекса III ядерного типа 2. помогают удалить N-концевой фрагмент UQCRFS1, который в противном случае мог бы мешать функции комплекса III. [ 15 ]
Мутации в генах комплекса III при заболевании человека
[ редактировать ]Мутации в генах, связанных с комплексом III, обычно проявляются как непереносимость упражнений. [ 16 ] [ 17 ] Сообщалось, что другие мутации вызывают дисплазию септооптических [ 18 ] и мультисистемные расстройства. [ 19 ] Однако мутации в BCS1L , ген, ответственный за надлежащее созревание комплекса III, могут привести к синдрому Бьорнстада и графильскому синдрому , который у новорожденных являются смертельными условиями, которые имеют мультисистемные и неврологические проявления, характеризующие тяжелые митохондриальные расстройства. Патогенность нескольких мутаций была проверена в модельных системах, таких как дрожжи. [ 20 ]
Степень, в которой эти различные патологии обусловлены биоэнергетическим дефицитом или перепроизводством супероксида, в настоящее время неизвестна.
Смотрите также
[ редактировать ]Дополнительные изображения
[ редактировать ]-
И Т. Д
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Pdb : 1ntz ; Gao X, Wen X, Esser L, Quinn B, Yu L, Yu CA, Xia D (август 2003 г.). «Структурная основа для снижения хинона в комплексе BC1: сравнительный анализ кристаллических структур митохондриального цитохрома BC1 с связанным субстратом и ингибиторами на сайте QI». Биохимия . 42 (30): 9067–80. doi : 10.1021/bi0341814 . PMID 12885240 .
- ^ Iwata S, Lee JW, Okada K, Lee JK, Iwata M, Rasmussen B, Link TA, Ramaswamy S, Jap Bk (июль 1998 г.). «Полная структура 11-субъединичного бычьего митохондриального цитохромного комплекса BC1». Наука . 281 (5373): 64–71. Bibcode : 1998sci ... 281 ... 64i . doi : 10.1126/science.281.5373.64 . PMID 9651245 .
- ^ Zhang Z, Huang L, Shulmeister VM, Chi Yi, Kim KK, Hung LW, et al. (1998). «Перенос электрона движением домена в цитохроме BC1». Природа . 392 (6677): 677–84. Bibcode : 1998natur.392..677Z . doi : 10.1038/33612 . PMID 9565029 . S2CID 4380033 .
- ^ Hao Gf, Wang F, Li H, Zhu XL, Yang WC, Huang LS, et al. (2012). «Вычислительное открытие ингибиторов сайта Picomolar Q (O) комплекса цитохрома BC1». J Am Chem Soc . 134 (27): 11168–76. doi : 10.1021/ja3001908 . PMID 22690928 .
- ^ Ян Х.Х., Трампопер Б.Л. (1986). «Очистка трехфунтского убихинол-цитохрома C-оксидоредуктазы из Paracoccus denitrificans» . J Biol Chem . 261 (26): 12282–9. doi : 10.1016/s0021-9258 (18) 67236-9 . PMID 3017970 .
- ^ Крамер Д.М. , Робертс А.Г., Мюллер Ф., Кейп Дж., Боуман М.К. (2004). «Реакции обхода Q-циклов в сайте QO комплексов цитохрома BC1 (и связанных)». Хиноны и ферменты хинона, часть б . Методы в фермере. Тол. 382. С. 21–45. doi : 10.1016/s0076-6879 (04) 82002-0 . ISBN 978-0-12-182786-1 Полем PMID 15047094 .
- ^ Crofts AR (2004). «Комплекс цитохрома BC1: функция в контексте структуры». Анну. Преподобный физиол . 66 : 689–733. doi : 10.1146/annurev.physiol.66.032102.150251 . PMID 14977419 .
- ^ Фергюсон С.Дж., Николс Д., Фергюсон С. (2002). Биоэнергетика (3 -е изд.). Сан -Диего: академический. Стр. 114–117. ISBN 978-0-12-518121-1 .
- ^ Холмс, JH; Sapeika, n; Zwarenstein, H (1975). «Ингибирующее действие противогашенных препаратов на надхдегидрогеназу гомогенатов сердца мыши». Исследовательские коммуникации в химической патологии и фармакологии . 11 (4): 645–6. PMID 241101 .
- ^ Мюллер, Флорида; Lustgarten, MS; Jang, Y.; Ричардсон, А. и Ван Реммен, Х. (2007). «Тенденции в теориях окислительного старения». Свободный радик. Биол. Медик 43 (4): 477–503. doi : 10.1016/j.freeradbiomed.2007.03.034 . PMID 17640558 .
- ^ Skulachev VP (май 1996 г.). «Роль неподвижного и не связанного с окислением в поддержании безопасного низкого уровня кислорода и его одноэлектронных редуктативных веществ». Q. Rev. Biophys . 29 (2): 169–202. doi : 10.1017/s0033583500005795 . PMID 8870073 . S2CID 40859585 .
- ^ Jump up to: а беременный Мюллер Ф. (2000). «Природа и механизм производства супероксида сетью транспортировки электронов: ее отношение к старению» . ВОЗРАСТ . 23 (4): 227–253. doi : 10.1007/S11357-000-0022-9 . PMC 3455268 . PMID 23604868 .
- ^ Jump up to: а беременный Мюллер Ф.Л., Лю Й., Ван Реммен Х (ноябрь 2004 г.). «Комплекс III выпускает супероксид по обеим сторонам внутренней митохондриальной мембраны» . Дж. Биол. Химический 279 (47): 49064–73. doi : 10.1074/jbc.m407715200 . PMID 15317809 .
- ^ Хан Д., Уильямс Е., Каденс Е (январь 2001 г.). «Митохондриальная респираторная цепь, зависимая от генерации супероксидного аниона и его высвобождения в межмембранное пространство» . Биохимия. Дж . 353 (Pt 2): 411–6. doi : 10.1042/0264-6021: 3530411 . PMC 1221585 . PMID 11139407 .
- ^ Bottani, E; Cerutti, R; Harbour, ME; Ravaglia, S; Dogan, SA; Giordano, c; Fearnley, Im; d'Amati, g; Viscomi, c; Фернандес-Варра, E; Zeviani, M (6 июля 2017 г.). "TTC19 Plays a Husbandry Role on UQCRFS1 Turnover in the Biogenesis of Mitochondrial Respiratory Complex III" . Молекулярная клетка 67 (1): 96–105.e4. doi : 10.1016/j.molcel.2017.06.001 . PMID 28673544 .
- ^ Dimauro S (ноябрь 2006 г.). «Митохондриальные миопатии» (PDF) . Curr Opin Rheumatol . 18 (6): 636–41. doi : 10.1097/01.bor.0000245729.17759.f2 . PMID 17053512 . S2CID 29140366 .
- ^ Dimauro S (июнь 2007 г.). «Митохондриальная ДНК лекарство». Biosci. Репутация 27 (1–3): 5–9. doi : 10.1007/s10540-007-9032-5 . PMID 17484047 . S2CID 5849380 .
- ^ Schuelke M, Krude H, Finckh B, Mayatepek E, Janssen A, Schmelz M, Trefz F, Trijbels F, Smeitink J (March 2002). "Septo-optic dysplasia associated with a new mitochondrial cytochrome b mutation". Ann. Neurol. 51 (3): 388–92. doi:10.1002/ana.10151. PMID 11891837. S2CID 12425236.
- ^ Wibrand F, Ravn K, Schwartz M, Rosenberg T, Horn N, Vissing J (октябрь 2001 г.). «Мультисистемное расстройство, связанное с миссенс -мутацией в гене митохондриального цитохрома B». Энн. Неврол . 50 (4): 540–3. doi : 10.1002/ana.1224 . PMID 11601507 . S2CID 8944744 .
- ^ Фишер Н., Каслден К.К., Бурги И., Брассер Г., Дюджардин Г., Менье Б (март 2004 г.). «Мутации, связанные с заболеванием человека в цитохроме, изучались у дрожжей» . Дж. Биол. Химический 279 (13): 12951–8. doi : 10.1074/jbc.m313866200 . PMID 14718526 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Marres CM, Slater EC (1977). «Полипептидный состав очищенного QH2: цитохрома С оксидоредуктазы из митохондрий говядины-сердца». Биохим. Биофиз. Акт . 462 (3): 531–548. doi : 10.1016/0005-2728 (77) 90099-8 . PMID 597492 .
- Rieske JS (1976). «Состав, структура и функция комплекса III дыхательной цепи» . Биохим. Биофиз. Акт . 456 (2): 195–247. doi : 10.1016/0304-4173 (76) 90012-4 . PMID 788795 .
- Wikstrom M, Krab K, Saraste M (1981). «Протон-транслокация цитохромных комплексов». Анну. Преподобный Биохим . 50 : 623–655. doi : 10.1146/annurev.bi.50.070181.003203 . PMID 6267990 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Cytochrome Bc 1 Complex Site (Эдвард А. Берри) на машине Wayback (архив 9 октября 2006 г.) на LBL.Gov
- Cytochrome BC 1 комплексный сайт (Antony R. Crofts) Архивировал 2007-09-17 на машине Wayback на UIUC.Edu
- База данных обещаний: Cytochrome BC 1 комплекс в Archive.Today (архивировано 27 августа 1999 г.) на Scripps.edu
- Интерактивная молекулярная модель комплекса III на машине Wayback (архивирована 12 января 2009 г.) (требует пробега MDL )
- Ориентация белков Umich в мембранах /суперсемейство -3 - рассчитанные положения BC1 и связанные комплексы в мембранах
- Coenzyme+Q-Cytochrome-C+редуктаза в Национальной медицинской библиотеке Медицинской библиотеки США (Mesh)
- #124000 Митохондриальный комплекс III дефицит, ядерный тип 1; MC3DN1 на Омиме ; перечисляет все остальные типы дефицита комплекса III