Jump to content

Цитохром B 6 F комплекс

Cytochrome B6F комплекс
Кристаллическая структура комплекса цитохрома B6F из C. reinhardtii ( 1q90 ). Границы углеводородов липидного бислоя показаны красными и синими линиями (сторона тилакоида и сторона стромы, соответственно).
Идентификаторы
Символ B6F
TCDB 3.D.3
OPM Суперсемейство 92
OPM белок 4pv1
Мембраном 258
Цитохром B 6 F комплекс
Идентификаторы
ЕС №. 7.1.1.6
CAS №. 79079-13-3
Альт. имена Пластохинол/пластоцианин редуктаза
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
Поиск
PMCarticles
PubMedarticles
NCBIproteins

цитохрома тилакоидной B 6 F Комплекс (пластохинол/пластоцианинредуктаза или пластохинол/пластоцианиноксидоредуктаза; ) является , обнаруженным в мембране в хлоропластах растений, цианобактерии и зеленых алги 7.1.1.6 ферментом EC пластоцианин :

пластохинол + 2 окисленного пластоцианина + 2 часа + [Сторона 1] пластохинон + 2 уменьшенный пластоцианин + 4 часа + [сторона 2]. [ 1 ]

Реакция аналогична реакции, катализируемой цитохромом BC 1 (комплекс III) митохондриального цепи транспорта электрона . Во время фотосинтеза комплекс цитохрома B 6 F представляет собой один шаг вдоль цепи, которая переносит электроны из фотосистемы II в фотосистему I и в то же время перекачивает протоны в тилакоидное пространство, способствуя генерации электрохимического (энергетического) градиента [ 2 ] Это позже используется для синтеза АТФ от ADP .

Структура фермента

[ редактировать ]

Комплекс цитохрома B 6 F является димером, причем каждый мономер состоит из восьми субъединиц. [ 3 ] Они состоят из четырех больших субъединиц: цитохрома F 32 кДа с цитохромом C-типа, цитохромом B 6 кДа с группой Heme с низким и высоким потенциалом, белком с железом-сульфуром с низким и высоким потенциалом, содержащим [2FE-2. ] кластер и 17 кДа субъединица IV; Наряду с четырьмя небольшими субъединицами (3-4 кДа): Петг, Петл, Петм и Петн. [ 3 ] [ 4 ] Общая молекулярная масса составляет 217 кДа.

Кристаллические структуры комплексов цитохрома B 6 F из Chlamydomonas Reinhardtii , Mastigocladus laminosus и Nostoc sp. PCC 7120 были определены. [ 2 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]

Ядро комплекса структурно аналогична ядра цитохрома BC 1 . Цитохром B 6 и субъединица IV гомологичны цитохрому В , [ 10 ] и белки из железо-сульфура Ришке двух комплексов гомологичны. [ 11 ] Тем не менее, цитохром F и цитохром C 1 не гомологичен. [ 12 ]

Цитохром B 6 F содержит семь протезных групп . [ 13 ] [ 14 ] Четыре обнаружены как в цитохроме B 6 F, так и BC 1 : гем C-типа цитохрома C 1 и F, два гема B-типа (B P и B N ) в BC 1 и B 6 F, а [2Fe -2S] кластер белка Рисеке. Три уникальных протезных групп обнаружены в цитохроме B 6 F: хлорофилл A , β-каротин и гем C N (также известный как Heme X). [ 5 ]

Межмономерное пространство в ядре димера комплекса цитохрома B6F занята липидами, [ 9 ] который обеспечивает направленность для переноса электрона гемора посредством модуляции внутрипротеиновой диэлектрической среды. [ 15 ]

Комплексная субъединица Cytochrome B6-F (PETL)
Идентификаторы
Символ ?
Pfam PF05115
InterPro IPR007802
Доступные белковые структуры:
Pfam  structures / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumstructure summary

Биологическая функция

[ редактировать ]
Табак ( Nicotiana tabacum ) цитохром B 6 F Мутант (справа) рядом с нормальным растением. Растения используются в исследовании фотосинтеза для исследования циклического фотофосфорилирования.

При фотосинтезе комплекс цитохрома B 6 F функционирует, чтобы опосредовать перенос электронов и энергии между двумя комплексами центром фотосинтетического реакции, фотосистемой II и фотосистемой I , одновременно перенося протоны из стромы хлоропластов через тилакоидную мембрану в просвет . [ 2 ] Электронный транспорт с помощью цитохрома B 6 F отвечает за создание градиента протона , который движет синтезом АТФ в хлоропластах. [ 4 ]

В отдельной реакции комплекс цитохрома B 6 F играет центральную роль в циклическом фотофосфорилировании , когда NADP + недоступен для принятия электронов из уменьшенного ферредоксина . [ 16 ] Этот цикл, управляемый энергией P700 + , способствует созданию протонного градиента, который можно использовать для управления синтезом АТФ. Было показано, что этот цикл необходим для фотосинтеза, [ 17 ] Помогая поддерживать надлежащее соотношение производства ATP/NADPH для фиксации углерода . [ 18 ] [ 19 ]

Реакции депротонирования-окисления хинола P-Side в комплексе цитохрома B6F были вовлечены в генерацию активных форм кислорода. [ 20 ] Было предположительно, что интегральная молекула хлорофилла, расположенная в месте окисления хинола, выполняет структурную, нефотохимическую функцию при повышении скорости образования реактивных форм кислорода, возможно, для обеспечения окислительно-восстановительного пути для внутриклеточной связи. [ 21 ]

Механизм реакции

[ редактировать ]

Комплекс цитохрома B 6 F отвечает за « нециклический » (1) и « циклический » (2) перенос электронов между двумя мобильными окислительно-восстановительными носителями, пластохинолом (QH 2 ) и пластоцианом (ПК):

H 2 o Фотосистема II Тейв 2 Cyt B 6 F ПК фотосистема я Надф (1)
Тейв 2 Cyt B 6 F ПК фотосистема я Q. (2)

Цитохром B 6 F катализирует перенос электронов от пластохинола в пластоцианин, прикачая два протона из стромы в тилакоидный просвет:

QH 2 + 2pc (с 2+ ) + 2H + (строма) → Q + 2pc (с + ) + 4H + (просвет) [ 16 ]

Эта реакция происходит через цикл Q, как в комплексе III. [ 22 ] Пластохинол действует как электронный носитель, перенося два электрона в цепочки переноса электронов с высоким и низким потенциалом (и т. Д.) Посредством механизма, называемого бифуркацией электронов . [ 23 ] Комплекс содержит до трех молекул пластохинона, которые образуют сеть переноса электронов, которые отвечают за работу цикла Q, его окислительно-восстановительные и каталитические функции в фотосинтезе. [ 24 ]

Q цикл цитохрома B 6 F

Первая половина цикла Q

  1. QH 2 связывается с положительной стороной «p» (сторона просвета) комплекса. Он окисляется до полухинона (кв.) Центром железа (высокий потенциал и т. Д.) И выпускает два протона в тилакоидный просвет [ Цитация необходима ] .
  2. Центр уменьшенного железа передает свой электрон через цитохром F на ПК.
  3. В низком потенциале и т. Д. SQ передает свой электрон в гем B P цитохрома B6.
  4. Heme B P затем передает электрон в гем B n .
  5. Heme B n уменьшает Q с одним электроном для формирования SQ.

Вторая половина цикла Q

  1. Второй QH 2 связывается с комплексом.
  2. В высокой потенциале и т. Д. Один электрон уменьшает другой окисленный ПК.
  3. В низком потенциале и т. Д. Электрон от гема B n переносится на SQ, и полностью уменьшенный Q 2− занимает два протона из стромы, чтобы сформировать QH 2 .
  4. Окисленный Q и уменьшенный QH 2 , который был восстановлен в мембране.

Циклический электронный перенос

[ редактировать ]

В отличие от комплекса III, цитохром B 6 F катализирует еще одну реакцию электронного переноса, которая является центральной для циклического фотофосфорилирования . Электрон из ферредоксина (FD) переносится в пластохинон, а затем комплекс цитохрома B 6 F для уменьшения пластоцианина, который повторно окисляется P700 в фотосистеме I. [ 25 ] Точный механизм снижения пластохинона ферредоксином все еще расследуется. Одним из предложений является то, что существует ферредоксин: пластохинон-редуктаза или NADP-дегидрогеназа. [ 25 ] Поскольку Heme X, по -видимому, не требуется для цикла Q и не обнаружен в комплексе III, было предложено, чтобы он использовался для циклического фотофосфорилирования следующим механизмом: [ 23 ] [ 26 ]

  1. Fd (красный) + heme x (ox) → fd (ox) + heme x (красный)
  2. heme x (красный) + fd (красный) + q + 2h + → Heme x (ox) + fd (ox) + qh 2
  1. ^ Explorenz: EC 7.1.1.6
  2. ^ Jump up to: а беременный в Hasan SS, Yamashita E, Baniulis D, Cramer WA (Mar 2013). «Квиноно-зависимые пути переноса протона в комплексе фотосинтетического цитохрома B6F» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (11): 4297–302. doi : 10.1073/pnas.1222248110 . PMC   3600468 . PMID   23440205 .
  3. ^ Jump up to: а беременный Whitelegge JP, Zhang H, Aguilera R, Taylor RM, Cramer WA (октябрь 2002 г.). «Полное покрытие субъединицы жидкость хроматография электрораспылительной масс -спектрометрии (LCMS+) олигомерного мембранного белка: комплекс цитохрома B (6) из шпината и цианобактерий мастигокладус ламиноз» . Молекулярная и клеточная протеомика . 1 (10): 816–27. doi : 10.1074/mcp.m200045-mcp200 . PMID   12438564 .
  4. ^ Jump up to: а беременный Vett DJ, Vett JG (2011). Я буду . Нью -Йорк, Нью -Йорк: Wiley, J. и  978-0-470-57095-1 .
  5. ^ Jump up to: а беременный Стробел Д., Чоке Й., Попот Дж.Л., Пикот Д. (ноябрь 2003 г.). «Атипичный гем в комплексе цитохрома B (6) F». Природа . 426 (6965): 413–8. doi : 10.1038/nature02155 . PMID   14647374 . S2CID   130033 .
  6. ^ Yamashita E, Zhang H, Cramer WA (Jun 2007). «Структура комплекса цитохрома B6F: аналоговые ингибиторы хинона в виде лигандов гема CN» . Журнал молекулярной биологии . 370 (1): 39–52. doi : 10.1016/j.jmb.2007.04.011 . PMC   1993820 . PMID   17498743 .
  7. ^ Baniulis D, Yamashita E, Whitelegge JP, Zatsman AI, Hendrich MP, Hasan SS, Ryan CM, Cramer WA (апрель 2009 г.). «Структурная функция, стабильность и химическая модификация цианобактериального комплекса цитохрома B6F из Nostoc sp. PCC 7120» . Журнал биологической химии . 284 (15): 9861–9. doi : 10.1074/jbc.m809196200 . PMC   2665108 . PMID   19189962 .
  8. ^ Хасан С.С., Стофлет Дж. Т., Ямашита Е., Крамер Ва (апрель 2013). «Индуцированные липидом конформационные изменения в комплексе цитохрома B6F оксигического фотосинтеза» . Биохимия . 52 (15): 2649–54. doi : 10.1021/bi301638h . PMC   4034689 . PMID   23514009 .
  9. ^ Jump up to: а беременный Hasan SS, Cramer WA (июль 2014). «Внутренняя липидная архитектура гетероолигомерного комплекса цитохрома B6F» . Структура 22 (7): 1008–15. doi : 10.1016/j.str.2014.05.004 . PMC   4105968 . PMID   24931468 .
  10. ^ Widger WR, Cramer WA, Herrmann RG, Trebst A (февраль 1984 г.). «Последовательность гомология и структурное сходство между цитохромом В митохондриального комплекса III и комплексом хлоропласта B6-F: положение цитохрома-Вм в мембране» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 81 (3): 674–8. doi : 10.1073/pnas.81.3.674 . PMC   344897 . PMID   6322162 .
  11. ^ Carrell CJ, Zhang H, Cramer WA, Smith JL (Dec 1997). «Биологическая идентичность и разнообразие в фотосинтезе и дыхании: структура просветной домены белка хлоропласта Риш» . Структура 5 (12): 1613–25. doi : 10.1016/s0969-2126 (97) 00309-2 . PMID   9438861 .
  12. ^ Martinez SE, Huang D, Zczepaniak A, Cramer WA, Smith JL (февраль 1994 г.). «Кристаллическая структура хлоропласта цитохрома F выявляет новую цитохромную складку и неожиданное лигирование гема» . Структура 2 (2): 95–105. doi : 10.1016/s0969-2126 (00) 00012-5 . PMID   8081747 .
  13. ^ Baniulis D, Yamashita E, Zhang H, Hasan SS, Cramer WA (2008). «Структурная функция комплекса цитохрома B6F». Фотохимия и фотобиология . 84 (6): 1349–58. doi : 10.1111/j.1751-1097.2008.00444.x . PMID   19067956 . S2CID   44992397 .
  14. ^ Cramer WA, Zhang H, Yan J, Kurisu G, Smith JL (май 2004 г.). «Эволюция фотосинтеза: независимая от времени структура комплекса цитохрома B6F». Биохимия . 43 (20): 5921–9. doi : 10.1021/bi0494444o . PMID   15147175 .
  15. ^ Hasan SS, Zakharov SD, Chauvet A, Stadnytskyi V, Savikhin S, Cramer WA (Jun 2014). «Карта диэлектрической гетерогенности в мембранном белке: гетероолигомерный комплекс цитохрома B6F» . Журнал физической химии б . 118 (24): 6614–25. doi : 10.1021/jp501165k . PMC   4067154 . PMID   24867491 .
  16. ^ Jump up to: а беременный Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L, Stryer L (2007). Биохимия . Нью -Йорк: WH Freeman. ISBN  978-0-7167-8724-2 .
  17. ^ Munekage Y, Hashimoto M, Miyake C, Tomizawa K, Endo T, Tasaka M, Shikanai T (Jun 2004). «Циклический поток электронов вокруг фотосистемы я необходим для фотосинтеза». Природа . 429 (6991): 579–82. Bibcode : 2004natur.429..579m . doi : 10.1038/nature02598 . PMID   15175756 . S2CID   4421776 .
  18. ^ Blankenship Re (2002). Молекулярные механизмы фотосинтеза . Оксфорд; Малден, Массачусетс: Blackwell Science. ISBN  978-0-632-04321-7 .
  19. ^ Бендалл Д. (1995). «Циклическое фотофосфорилирование и транспорт электронов» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика . 1229 : 23–38. doi : 10.1016/0005-2728 (94) 00195-b .
  20. ^ Baniulis D, Hasan SS, Stofleth JT, Cramer WA (декабрь 2013 г.). «Механизм усиленной продукции супероксида в комплексе цитохрома B (6) F кислородо -фотосинтеза» . Биохимия . 52 (50): 8975–83. doi : 10.1021/bi4013534 . PMC   4037229 . PMID   24298890 .
  21. ^ Hasan SS, Proctor EA, Yamashita E, Dokholyan NV, Cramer WA (октябрь 2014 г.). «Трафик в липопротеиновом комплексе цитохрома B6F: стробирование портала хинона» . Биофизический журнал . 107 (7): 1620–8. Bibcode : 2014bpj ... 107.1620h . doi : 10.1016/j.bpj.2014.08.003 . PMC   4190601 . PMID   25296314 .
  22. ^ Cramer WA, Soriano GM, Ponomarev M, Huang D, Zhang H, Martinez SE, Smith JL (Jun 1996). «Некоторые новые структурные аспекты и старые противоречия, касающиеся цитохрома B6F, кислородного фотосинтеза». Ежегодный обзор физиологии растений и молекулярной биологии растений . 47 : 477–508. doi : 10.1146/annurev.arplant.47.1.477 . PMID   15012298 .
  23. ^ Jump up to: а беременный Cramer WA, Zhang H, Yan J, Kurisu G, Smith JL (2006). «Трансмембранное движение в комплексе цитохрома B6F». Ежегодный обзор биохимии . 75 : 769–90. doi : 10.1146/annurev.biochem.75.103004.142756 . PMID   16756511 .
  24. ^ Malone LA, Qian P, Mayneord GE, Hitchcock A, Farmer DA, Thompson RF, et al. (Ноябрь 2019). «Крио-эм структура комплекса цитохрома B 6 F со шпинатом с разрешением 3,6 Å» (PDF) . Природа . 575 (7783): 535–539. doi : 10.1038/s41586-019-1746-6 . PMID   31723268 . S2CID   207987984 .
  25. ^ Jump up to: а беременный Джолио П., Джолиот А (июль 2002). «Циклический перенос электрона в растении» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 99 (15): 10209–14. Bibcode : 2002pnas ... 9910209J . doi : 10.1073/pnas.102306999 . PMC   126649 . PMID   12119384 .
  26. ^ Cramer WA, Yan J, Zhang H, Kurisu G, Smith JL (2005). «Структура комплекса цитохрома B6F: новые протезные группы, Q-пространство и гипотеза« закуски »для сборки комплекса». Фотосинтез исследования . 85 (1): 133–43. Bibcode : 2005phore..85..133c . doi : 10.1007/s11120-004-2149-5 . PMID   15977064 . S2CID   20731696 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 8da93e7a69680ae0ff206fb633eced3c__1704589620
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/8d/3c/8da93e7a69680ae0ff206fb633eced3c.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Cytochrome b6f complex - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)