Альтернативная оксидаза
| Альтернативная оксидаза | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | АОХ | ||
| Пфам | PF01786 | ||
| ИнтерПро | ИПР002680 | ||
| Суперсемейство OPM | 357 | ||
| белок OPM | 3w54 | ||
| |||
| Также соответствует пластидной терминальной оксидазе и бактериальному АОХ. | |||
Альтернативная оксидаза ( АОХ ) — фермент, входящий в состав цепи переноса электронов в митохондриях различных организмов. [1] [2] Белки, гомологичные митохондриальной оксидазе и родственной ей пластидной терминальной оксидазе, также были идентифицированы в бактериальных геномах. [3] [4]
Оксидаза обеспечивает альтернативный путь прохождения электронов через цепь переноса электронов для восстановления кислорода. Однако, поскольку в этом альтернативном пути обходятся несколько стадий перекачки протонов , активация оксидазы снижает выработку АТФ. Этот фермент был впервые идентифицирован как отдельный путь оксидазы от цитохром-с-оксидазы, поскольку альтернативная оксидаза устойчива к ингибированию ядом цианида . [5]
Функция
[ редактировать ]
Этот метаболический путь, ведущий к альтернативной оксидазе, отличается от связанной с цитохромом цепи переноса электронов в пуле убихинона . [6] Альтернативный путь дыхания вызывает транслокацию протонов только в Комплексе 1 (НАДН-дегидрогеназа) и поэтому имеет более низкий выход АТФ , чем полный путь. На экспрессию гена альтернативной оксидазы АОХ влияют стрессы, такие как холод, активные формы кислорода и инфекция патогенами, а также другие факторы, которые уменьшают поток электронов через цитохромный путь дыхания. [7] [8] Хотя польза от этой активности остается неопределенной, она может повысить способность организма противостоять этим стрессам, поддерживая окисленное состояние вышестоящих компонентов переноса электронов, тем самым снижая уровень окислительного стресса, вызванного чрезмерно восстановленными переносчиками электронов. [9]
Необычно то, что форма кровотока простейшего паразита Trypanosoma brucei , который является причиной сонной болезни , полностью зависит от альтернативного оксидазного пути клеточного дыхания через его цепь переноса электронов. [10] [11] Это главное метаболическое различие между паразитом и его хозяином- человеком сделало альтернативную оксидазу T. brucei привлекательной мишенью для разработки лекарств . [12] [13] Из известных ингибиторов альтернативных оксидаз антибиотик аскофуранон ингибирует фермент T. brucei и излечивает инфекцию у мышей. [14] [15]
У грибов способность альтернативной оксидазы обходить ингибирование частей цепи переноса электронов может способствовать устойчивости к фунгицидам . Это наблюдается в стробилуриновых фунгицидах, нацеленных на комплекс III , таких как азоксистробин , пикоксистробин и флуоксастробин. [16] Однако, несмотря на то, что альтернативный путь генерирует меньше АТФ, эти фунгициды по-прежнему эффективны в предотвращении прорастания спор , поскольку это энергоемкий процесс. [17]
Структура и механизм
[ редактировать ]Альтернативная оксидаза представляет собой интегральный монотопный мембранный белок , прочно связанный с внутренней мембраной митохондрий со матрикса. стороны [18] Было предсказано, что фермент содержит связанный дижелезный центр на основе мотива консервативной последовательности, состоящего из предполагаемых железных лигандов, четырех глутаматных и двух гистидина . аминокислотных остатков [19] Исследование электронно-спиновым резонансом альтернативной оксидазы AOX1a Arabidopsis thaliana показало, что фермент содержит гидроксомостиковый двухъядерный центр железа Fe(II)/Fe(III) смешанной валентности . [20] Был предложен каталитический цикл , который включает этот двухжелезный центр и по крайней мере один временный свободный радикал , полученный из белка, который, вероятно, образуется на остатке тирозина . [21]
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Макдональд А., Ванлерберг Г. (2004). «Разветвленный митохондриальный транспорт электронов у Animalia: наличие альтернативной оксидазы у нескольких типов животных». ИУБМБ Жизнь . 56 (6): 333–41. дои : 10.1080/1521-6540400000876 . ПМИД 15370881 .
- ^ Слусе Ф.Е., Ярмушкевич В. (1998). «Альтернативная оксидаза в разветвленной дыхательной сети митохондрий: обзор структуры, функций, регуляции и роли» . Браз. Дж. Мед. Биол. Рез . 31 (6): 733–47. дои : 10.1590/S0100-879X1998000600003 . ПМИД 9698817 .
- ^ Макдональд А.Е., Амирсадеги С., Ванлерберге Г.К. (2003). «Прокариотические ортологи митохондриальной альтернативной оксидазы и пластидной терминальной оксидазы». Завод Мол. Биол . 53 (6): 865–76. дои : 10.1023/B:PLAN.0000023669.79465.d2 . ПМИД 15082931 . S2CID 41525108 .
- ^ Аттея А., ван Лис Р., ван Хеллемонд Дж.Дж., Тиленс АГ, Мартин В., Хенце К. (2004). «Идентификация прокариотических гомологов указывает на эндосимбиотическое происхождение альтернативных оксидаз митохондрий (АОХ) и хлоропластов (ПТОКС)». Джин . 330 : 143–8. дои : 10.1016/j.gene.2004.01.015 . ПМИД 15087133 .
- ^ Мур А.Л., Сидов Дж.Н. (1991). «Регуляция и природа цианид-резистентной альтернативной оксидазы митохондрий растений». Биохим. Биофиз. Акта . 1059 (2): 121–40. дои : 10.1016/S0005-2728(05)80197-5 . ПМИД 1883834 .
- ^ Ющук И.М., Рихтер А.М. (2003). «Альтернативная оксидаза у высших растений» (PDF) . Акта Биохим. Пол . 50 (4): 1257–71. дои : 10.18388/abp.2003_3649 . ПМИД 14740012 .
- ^ Ванлерберге Г.К., Макинтош Л. (1997). «Альтернативная оксидаза: от гена к функции». Ежегодный обзор физиологии растений и молекулярной биологии растений . 48 : 703–734. doi : 10.1146/annurev.arplant.48.1.703 . ПМИД 15012279 .
- ^ Ито Ю, Сайшо Д, Накадзоно М, Цуцуми Н, Хираи А (1997). «Уровни транскриптов тандемно расположенных альтернативных генов оксидазы в рисе повышаются при низкой температуре». Джин . 203 (2): 121–9. дои : 10.1016/S0378-1119(97)00502-7 . ПМИД 9426242 .
- ^ Максвелл Д.П., Ван Ю., Макинтош Л. (1999). «Альтернативная оксидаза снижает выработку активного кислорода митохондриями в растительных клетках» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 96 (14): 8271–6. Бибкод : 1999PNAS...96.8271M . дои : 10.1073/pnas.96.14.8271 . ПМК 22224 . ПМИД 10393984 .
- ^ Чаудхури М., Отт Р.Д., Хилл Г.К. (2006). «Альтернативная трипаносомная оксидаза: от молекулы к функции». Тенденции Паразитол . 22 (10): 484–91. дои : 10.1016/j.pt.2006.08.007 . ПМИД 16920028 .
- ^ Кларксон А.Б., Бинен Э.Дж., Поллакис Г., Грейди Р.В. (1989). «Дыхание форм кровотока паразита Trypanosoma brucei brucei зависит от растительной альтернативной оксидазы» . Ж. Биол. Хим . 264 (30): 17770–6. дои : 10.1016/S0021-9258(19)84639-2 . ПМИД 2808350 .
- ^ Нихей С., Фукай Ю., Кита К. (2002). «Альтернативная оксидаза трипаносом как мишень химиотерапии» . Биохим. Биофиз. Акта . 1587 (2–3): 234–9. дои : 10.1016/s0925-4439(02)00086-8 . ПМИД 12084465 .
- ^ Грейди Р.В., Биенен Э.Дж., Дик Х.А., Сарик М., Кларксон А.Б. (1993). «Nn-алкил-3,4-дигидроксибензамиды как ингибиторы альтернативной оксидазы трипаносом: активность in vitro и in vivo» . Антимикроб. Агенты Чематер . 37 (5): 1082–5. дои : 10.1128/aac.37.5.1082 . ПМК 187903 . ПМИД 8517695 .
- ^ Минагава Н., Ябу Ю., Кита К., Нагай К., Охта Н., Мэгуро К., Сакадзё С., Ёсимото А. (1997). «Антибиотик аскофуранон специфически подавляет дыхание и рост in vitro длинных и тонких форм Trypanosoma brucei brucei». Мол. Биохим. Паразитол . 84 (2): 271–80. дои : 10.1016/S0166-6851(96)02797-1 . ПМИД 9084049 .
- ^ Ябу Й, Ёсида А, Сузуки Т, Нихей С, Каваи К, Минагава Н, Хосокава Т, Нагай К, Кита К, Охта Н (2003). «Эффективность аскофуранона при последовательном лечении Trypanosoma brucei brucei у мышей». Паразитол. Межд . 52 (2): 155–64. дои : 10.1016/S1383-5769(03)00012-6 . ПМИД 12798927 .
- ^ Мигес М., Рив С., Вуд П.М., Холломон Д.В. (2004). «Альтернативная оксидаза снижает чувствительность Mycosphaerella graminicola к фунгицидам QOI». Управление по борьбе с вредителями. Наука . 60 (1): 3–7. дои : 10.1002/ps.837 . ПМИД 14727735 .
- ^ Авила-Адам С., Келлер В. (2003). «Влияние альтернативного дыхания и мутаций сайта-мишени на реакцию прорастающих конидий Magnaporthe grisea на фунгициды, ингибирующие Qo». Управление по борьбе с вредителями. Наука . 59 (3): 303–9. дои : 10.1002/ps.638 . ПМИД 12639047 .
- ^ Бертольд Д.А., Стенмарк П. (2003). «Мембраносвязанные дижелезокарбоксилатные белки». Ежегодный обзор биологии растений . 54 : 497–517. doi : 10.1146/annurev.arplant.54.031902.134915 . ПМИД 14503001 .
- ^ Бертольд Д.А., Андерссон М.Е., Нордлунд П. (2000). «Новое понимание структуры и функции альтернативной оксидазы». Биохим. Биофиз. Акта . 1460 (2–3): 241–54. дои : 10.1016/S0005-2728(00)00149-3 . ПМИД 11106766 .
- ^ Бертольд Д.А., Воеводская Н., Стенмарк П., Греслунд А., Нордлунд П. (2002). «ЭПР-исследования митохондриальной альтернативной оксидазы. Доказательства существования дижелезокарбоксилатного центра» . Ж. Биол. Хим . 277 (46): 43608–14. дои : 10.1074/jbc.M206724200 . ПМИД 12215444 .
- ^ Аффуртит С., Олбери М.С., Крайтон П.Г., Мур А.Л. (2002). «Изучение молекулярной природы альтернативной регуляции и катализа оксидазы» . ФЭБС Летт . 510 (3): 121–6. дои : 10.1016/S0014-5793(01)03261-6 . ПМИД 11801238 . S2CID 12175724 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Белки-транспортеры электронов
- Запись InterPro об альтернативных оксидазах
- альтернатива + оксидаза в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
- Альтернативное дыхание . Исследование корней. Введение. Виртуальный курс. Семинар.