Цитохром с пероксидаза
| Цитохром с пероксидаза | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 1.11.1.5 | ||
| Номер CAS. | 9029-53-2 | ||
| Базы данных | |||
| ИнтЭнк | вид IntEnz | ||
| БРЕНДА | БРЕНДА запись | ||
| Экспаси | Просмотр NiceZyme | ||
| КЕГГ | КЕГГ запись | ||
| МетаЦик | метаболический путь | ||
| ПРЯМОЙ | профиль | ||
| PDB Структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||
| Генная онтология | АмиГО / QuickGO | ||
| |||
| Цитохром с пероксидаза | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Организм | |||
| Символ | КПК | ||
| ЮниПрот | P00431 | ||
| |||
Цитохром с пероксидаза , или CCP водорастворимый гемсодержащий , представляет собой фермент семейства пероксидаз , который берет восстанавливающие эквиваленты из цитохрома с и восстанавливает перекись водорода до воды:
- ЦЦП + Н 2 О 2 + 2 ферроцитохром с + 2Н + → ЦЦП + 2H 2 O + 2 феррицитохром с
CCP может быть получен из штаммов дрожжей, выращенных в аэробных условиях, и может быть выделен как в нативной, так и в рекомбинантной форме с высоким выходом из Saccharomyces cerevisiae . Основная функция фермента — устранение токсичных радикальных молекул, вырабатываемых клеткой, которые вредны для биологических систем. Он поддерживает низкий уровень концентрации перекиси водорода, которая вырабатывается организмом естественным путем в результате неполного восстановления кислорода. Когда уровень глюкозы в быстрорастущих штаммах дрожжей истощается, клетки переходят к дыханию, что повышает концентрацию митохондриальной H 2 O 2. [ 1 ] Помимо своей пероксидазной активности, он действует как сенсор и сигнальная молекула для экзогенной H 2 O 2 , которая активирует активность митохондриальной каталазы . [ 2 ] У эукариот CCP содержит гем-кофактор моно- b -типа и направлен в межмембранное пространство митохондрий. У прокариот CCP содержит дигем-кофактор c- типа и локализован в периплазме клетки. Оба фермента противостоят клеточному стрессу, вызванному перекисью. [ 3 ]
CCP играет важную роль в обеспечении межбелкового биологического переноса электронов . Процесс переноса отрицательного заряда осуществляется комплексом, образующимся между цитохромом с и цитохромом с пероксидазой, который происходит в межмембранном пространстве митохондрий. Механизм включает в себя цитохром c (Cc), предоставляющий электроны системе Cc-CcP для восстановления перекиси водорода до воды. [ 4 ] Комплекс образуется за счет нековалентных взаимодействий. [ 5 ]
Цитохром с пероксидаза может реагировать с гидропероксидами, отличными от перекиси водорода, но скорость реакции намного медленнее, чем с перекисью водорода.
Впервые он был выделен из пекарских дрожжей Р.А. Альтшулем, Абрамсом и Хогнессом в 1940 г. [ 6 ] хоть и не до чистоты. Первый очищенный препарат дрожжевого CCP был создан Такаши Йонетани и получен им с помощью ионообменной хроматографии в начале 1960-х годов. Рентгеновская структура была работой Томаса Пулоса и его коллег в конце 1970-х годов. [ 7 ] CCP — первый гем-фермент, структура которого была успешно решена с помощью рентгеновской кристаллографии.
Дрожжевой фермент представляет собой мономер с молекулярной массой 34 000, содержащий 293 аминокислоты, а также содержит один нековалентно связанный гем b . Он заряжен отрицательно и представляет собой фермент среднего размера (34,2 кДа). Апофермент, неактивный и связанный с субстратами, имеет кислую изоэлектрическую точку рН 5,0-5,2. [ 8 ] Необычный для белков, этот фермент кристаллизуется при диализе против дистиллированной воды. Более того, фермент очищается в результате кристаллизации, что делает циклы кристаллизации эффективным заключительным этапом очистки.
Как и каталаза , реакция цитохрома с пероксидазы протекает в три этапа, образуя сначала соединение I, а затем промежуточное соединение соединения II:
- КПК + ROOH → Соединение I + ROH + H 2 O
- CCP-соединение I + e − + Ч + → Соединение II
- Соединение II + е − + Ч + → КПК
CCP в состоянии покоя имеет гем железа , и после добавления двух окислительных эквивалентов гидропероксида (обычно перекиси водорода) он окисляется до формальной степени окисления +5 (Fe V , обычно называемый феррил-гемом. Однако как измерения низкотемпературной магнитной восприимчивости, так и мессбауэровская спектроскопия показывают, что железо в Соединении I CCP представляет собой феррильное железо +4, причем второй окислительный эквивалент существует в виде долгоживущего свободного радикала на боковой цепи триптофана . остаток (Trp-191). [ 9 ] В состоянии покоя атом Fe (Fe (III)) в геме CCP является парамагнитным с высоким спином (S = 5/2). Как только каталитический цикл инициируется, атом железа окисляется с образованием промежуточного оксиферрила (Fe(IV)=O) с низким спином (S= 1/2). [ 4 ] Это отличается от большинства пероксидаз, которые вместо этого имеют второй окислительный эквивалент порфирина . Соединение I CCP довольно долгоживущее, распадаясь на соединение CCP II с периодом полураспада при комнатной температуре от 40 минут до пары часов.
CCP имеет высокую идентичность последовательности с близкородственным ферментом аскорбатпероксидазы .
Аминокислотный состав
[ редактировать ]Исследования аминокислотного анализатора выявили наличие остатков Asp, Thr, Ser, Glu, Pro, Gly, Ala, Val, Met, Ile, Leu, Tyr, Phe, Lys, His, Arg, Cys и Trp в кристаллическом CCP. Фермент демонстрирует необычный аминокислотный состав по сравнению с другими пероксидазами. Растительные пероксидазы, такие как пероксидаза хрена и пероксидаза ананаса B, имеют низкое содержание лизина, триптофана и тирозина и высокое содержание цистеина. Напротив, CCP имеет высокое содержание лизина, триптофана и тирозина и низкое содержание цистеина. [ 10 ] Фермент содержит последовательность из 68 остатков на N-конце своего мономерного белка, которая направляет его в межмембранное пространство митохондрий , где он может образовывать комплекс с цитохромом с и где он выполняет свою сенсорную, сигнальную и каталитическую роль. . [ 1 ] Исследования показывают, что дистальный аргинин (Arg48), высококонсервативная аминокислота среди пероксидазы, играет важную роль в каталитической активности CCP, контролируя его активный центр посредством стабилизации реакционноспособного оксиферрильного промежуточного соединения за счет контроля его доступа. [ 11 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Катиресан М., Мартинс Д., Инглиш AM (декабрь 2014 г.). «Дыхание запускает перенос гема от пероксидазы цитохрома с к каталазе в митохондриях дрожжей» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 111 (49): 17468–73. Бибкод : 2014PNAS..11117468K . дои : 10.1073/pnas.1409692111 . ПМЦ 4267377 . ПМИД 25422453 .
- ^ Мартинс Д., Катиресан М., Инглиш AM (декабрь 2013 г.). «Цитохром с пероксидаза представляет собой митохондриальный датчик H2O2 на основе гема, который модулирует антиоксидантную защиту». Свободно-радикальная биология и медицина . 65 : 541–51. doi : 10.1016/j.freeradbiomed.2013.06.037 . ПМИД 23831190 .
- ^ Атак Дж. М., Келли DJ (2007). «Структура, механизм и физиологическая роль бактериальных пероксидаз цитохрома с». Достижения микробной физиологии . 52 : 73–106. дои : 10.1016/S0065-2911(06)52002-8 . ISBN 9780120277520 . ПМИД 17027371 .
- ^ Jump up to: а б Волков А.Н., Николлс П., Уорролл Дж.А. (ноябрь 2011 г.). «Комплекс цитохрома с и цитохрома с пероксидазы: конец пути?» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1807 (11): 1482–503. дои : 10.1016/j.bbabio.2011.07.010 . ПМИД 21820401 .
- ^ Го М, Бхаскар Б, Ли Х, Барроуз Т.П., Пулос Т.Л. (апрель 2004 г.). «Кристаллическая структура и характеристика сайт-специфической поперечной связи цитохрома с пероксидаза-цитохром с» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (16): 5940–5. Бибкод : 2004PNAS..101.5940G . дои : 10.1073/pnas.0306708101 . ПМК 395902 . ПМИД 15071191 .
- ^ Альтчул А.М., Абрамс Р., Хогнесс Т.Р. (1941). «Цитохром с пероксидаза» (PDF) . Ж. Биол. Хим . 136 (3): 777–794. дои : 10.1016/S0021-9258(18)73036-6 .
- ^ Пулос Т.Л., Фрир С.Т., Олден Р.А., Эдвардс С.Л., Скогланд У., Такио К., Эрикссон Б., Сюонг Н., Йонетани Т., Краут Дж. (январь 1980 г.). «Кристаллическая структура пероксидазы цитохрома с» (PDF) . Журнал биологической химии . 255 (2): 575–80. дои : 10.1016/S0021-9258(19)86214-2 . ПМИД 6243281 .
- ^ Йонетани Т. (1970). « Цитохромекпероксидаза ». Цитохром С пероксидаза . Достижения в энзимологии и смежных областях молекулярной биологии. Том. 33. С. 309–35. дои : 10.1002/9780470122785.ch6 . ISBN 9780470122785 . ПМИД 4318313 .
- ^ Сивараджа М., Гудин Д.Б., Смит М., Хоффман Б.М. (август 1989 г.). «Идентификация с помощью ENDOR Trp191 как сайта свободных радикалов в соединении пероксидазы цитохрома с ES». Наука . 245 (4919): 738–40. Бибкод : 1989Sci...245..738S . дои : 10.1126/science.2549632 . ПМИД 2549632 .
- ^ Эллфолк Н. (1967). «Цитохром с пероксидаза. 3. Аминокислотный состав цитохром с пероксидазы пекарских дрожжей» . Acta Chemica Scandinavica . 21 (10): 2736–42. doi : 10.3891/acta.chem.scand.21-2736 . ПМИД 5585683 .
- ^ Иффланд А., Тафельмейер П., Саудан С., Джонссон К. (сентябрь 2000 г.). «Направленная молекулярная эволюция пероксидазы цитохрома с». Биохимия . 39 (35): 10790–8. дои : 10.1021/bi001121e . ПМИД 10978164 .
