Коэнзим Q - цитохром с редуктаза - Coenzyme Q – cytochrome c reductase

UCR_TM
Кристаллическая структура митохондриального комплекса цитохрома bc, связанного с убихиноном .
Идентификаторы
Символ	UCR_TM
Pfam	PF02921
ИнтерПро	IPR004192
SCOP2	1be3 / SCOPe / SUPFAM
TCDB	3.D.3
OPM суперсемейство	92
Белок OPM	3cx5
Мембранома	258
Доступные белковые структуры: Pfam   структуры / ECOD   PDB RCSB PDB ; PDBe ; PDBj PDBsum краткое изложение структуры

убихинол — цитохром-с редуктаза
Идентификаторы
ЕС нет.	7.1.1.8
№ CAS	9027-03-6
Базы данных
IntEnz	Просмотр IntEnz
BRENDA	BRENDA запись
ExPASy	Просмотр NiceZyme
КЕГГ	Запись в KEGG
MetaCyc	метаболический путь
ПРИАМ	профиль
Структуры PDB	RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтология	Amigo / QuickGO
Поиск ЧВК статьи PubMed статьи NCBI белки

Коэнзим Q: цитохром с - оксидоредуктазами , иногда называют цитохром Ьсом ₁ комплекс , а в другое время сложного III , третий комплекс в цепи переноса электронов ( EC 1.10.2.2 ), играет важную роль в биохимической генерации АТФ ( окислительное фосфорилирование ). Комплекс III представляет собой мультисубъединичный трансмембранный белок, кодируемый как митохондриальным ( цитохромом b ), так и ядерным геномами (всеми другими субъединицами). Комплекс III присутствует в митохондриях всех животных и всех аэробных эукариот, а также во внутренних мембранах большинства эубактерий . Мутации в Комплексе III вызывают непереносимость физических упражнений, а также мультисистемные нарушения. BC1 комплекс содержит 11 субъединиц, 3 респираторных субъединиц (цитохром B, цитохром C1, Rieske белок), 2 основных белки и 6 веса низкомолекулярных белков .

Убихинол - цитохром-с-редуктаза катализирует химическую реакцию

QH ₂ + 2 феррицитохрома c Q + 2 ферроцитохрома c + 2 H ⁺${\ displaystyle \ rightleftharpoons}$

Таким образом, двумя субстратами этого фермента являются хинол (QH ₂ ) и ферри- (Fe ³⁺ ) цитохром c , тогда как его тремя продуктами являются хинон (Q), ферро- (Fe ²⁺ ) цитохром c и H ⁺ .

Этот фермент принадлежит к семейству оксидоредуктаз , в частности тех, 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 ферредоксин 2-железа типа Риске .

Номенклатура

Систематическое название данного фермента класс убихинол: феррицитохром с оксидоредуктазами . Другие широко используемые имена включают:

кофермент Q-цитохром с редуктаза, дигидрофермент Q-цитохром с редуктаза, восстановленная убихинон-цитохром с редуктаза, комплекс III, (митохондриальный перенос электронов), убихинон-цитохром с редуктаза, убихинол-цитохром с оксидоредуктаза, восстановленный кофермент Q-цитохром с редуктаза, убихинон-цитохром с оксидоредуктаза, восстановленная убихинон-цитохром с оксидоредуктаза,

митохондриальный электрон-транспортный комплекс III, убихинол-цитохром с-2 оксидоредуктаза, убихинон-цитохром b-c1 оксидоредуктаза, убихинол-цитохром с2 редуктаза, убихинол-цитохром с1 оксидоредуктаза, CoQH2-цитохром с оксидоредуктаза, убигидрохинол: цитохром с оксидоредуктаза, кофермент QH2-цитохром с редуктаза и QH2: цитохром с оксидоредуктаза.

Состав

По сравнению с другими основными субъединицами цепи переноса электронов, перекачивающими протоны , количество обнаруженных субъединиц может быть небольшим, вплоть до трех полипептидных цепей. Это число действительно увеличивается, и у высших животных обнаружено одиннадцать субъединиц. Три субъединицы имеют протезные группы . Цитохрома Ь субъединица имеет два б -тип гемов ( б _л и б _Н ), цитохром с субъединицей имеет один с -типом гем ( с ₁ ), а Rieske железа Серы белковая субъединица (ISP) , имеет два железа, серу , два железо-серный кластер (2Fe • 2S).

Структуры комплекса III: PDB : 1KYO , PDB : 1L0L​

Состав комплекса

У позвоночных комплекс bc ₁ или Комплекс III содержит 11 субъединиц: 3 респираторные субъединицы, 2 коровых белка и 6 низкомолекулярных белков. Протеобактериальные комплексы могут содержать всего три субъединицы.

Таблица субъединичного состава комплекса III

Нет.	Название подразделения	Человеческий белок	Описание протеина от UniProt	Семейство pfam с человеческим белком
Белки респираторной субъединицы
1	MT-CYB / Cyt b	CYB_HUMAN	Цитохром b	Pfam PF13631
2	CYC1 / Cyt c1	CY1_HUMAN	Цитохром c1, гем-белок, митохондриальный	Pfam PF02167
3	Rieske / UCR1	UCRI_HUMAN	Субъединица комплекса цитохрома b-c1 Риске, митохондриальная ЭК 1.10.2.2	Pfam PF02921 , Pfam PF00355
Субъединицы основного белка
4	QCR1 / SU1	QCR1_HUMAN	Субъединица 1 комплекса цитохрома b-c1, митохондриальная	Pfam PF00675 , Pfam PF05193
5	QCR2 / SU2	QCR2_HUMAN	Субъединица 2 комплекса цитохрома b-c1, митохондриальная	Pfam PF00675 , Pfam PF05193
Белковые субъединицы с низкой молекулярной массой
6	QCR6 / SU6	QCR6_HUMAN	Субъединица 6 комплекса цитохрома b-c1, митохондриальная	Pfam PF02320
7	QCR7 / SU7	QCR7_HUMAN	Субъединица 7 комплекса цитохрома b-c1	Pfam PF02271
8	QCR8 / SU8	QCR8_HUMAN	Субъединица 8 комплекса цитохрома b-c1	Pfam PF02939
9	QCR9 / SU9 / UCRC	QCR9_HUMAN а	Субъединица 9 комплекса цитохрома b-c1	Pfam PF09165
10	QCR10 / SU10	QCR10_HUMAN	Субъединица 10 комплекса цитохрома b-c1	Pfam PF05365
11	QCR11 / SU11	QCR11_HUMAN	Субъединица 11 комплекса цитохрома b-c1	Pfam PF08997

• ^а У позвоночных продукт расщепления 8 кДа от N-конца белка Rieske ( сигнальный пептид ) сохраняется в комплексе как субъединица 9. Таким образом, субъединицы 10 и 11 соответствуют грибковым QCR9p и QCR10p.

Реакция

Он катализирует восстановление цитохрома с за счет окисления кофермента Q (CoQ) и сопутствующей перекачки 4 протонов из митохондриального матрикса в межмембранное пространство:

QH ₂ + 2 цитохрома c (Fe ^III ) + 2 H⁺
_в→ Q + 2 цитохрома c (Fe ^II ) + 4 H⁺
_вне

В процессе, называемом Q-циклом , два протона потребляются из матрицы (M), четыре протона высвобождаются в межмембранное пространство (IM), а два электрона передаются цитохрому c .

Механизм реакции

Механизм реакции для комплекса III (цитохром bc1, кофермент Q: цитохром С оксидоредуктаза) известен как цикл убихинона («Q»). В этом цикле четыре протона высвобождаются в положительную сторону «P» (межмембранное пространство), но только два протона захватываются с отрицательной стороны «N» (матрица). В результате на мембране образуется протонный градиент . В общей реакции два убихинола окисляются до убихинонов, а один убихинон восстанавливается до убихинола . В полном механизме два электрона передаются от убихинола к убихинону через два промежуточных продукта цитохрома с.

В целом :

• 2 x QH ₂ окисляется до Q
• 1 x Q уменьшен до QH ₂
• 2 x Cyt c уменьшен
• 4 x H + высвобождается в межмембранное пространство
• 2 x H ⁺ взяты из матрицы

Реакция протекает в соответствии со следующими этапами:

1 тур :

1. Цитохром b связывает убихинол и убихинон.
2. Центр 2Fe / 2S и гем B _L каждый оттягивают электрон от связанного убихинола, высвобождая два атома водорода в межмембранное пространство.
3. Один электрон переходит к цитохрома с ₁ от центра 2Fe / 2S, в то время как другая передается от B _L гема к B _H гема.
4. Цитохром c ₁ передает свой электрон цитохрому c (не путать с цитохромом c1), а гем B _H передает свой электрон соседнему убихинону, что приводит к образованию убисемихинона.
5. Цитохром c диффундирует. Первый убихинол (теперь окисленный до убихинона) высвобождается, в то время как семихинон остается связанным.

2 тур :

1. Второй убихинол связывается цитохромом b.
2. Центр 2Fe / 2S и гем B _L каждый оттягивают электрон от связанного убихинола, высвобождая два атома водорода в межмембранное пространство.
3. Один электрон переходит к цитохрома с ₁ от центра 2Fe / 2S, в то время как другая передается от B _L гема к B _H гема.
4. Цитокром c ₁ затем передает свой электрон цитохрому c , в то время как соседний семихинон, произведенный в первом раунде, забирает второй электрон из гема B _H вместе с двумя протонами из матрицы.
5. Второй убихинол (теперь окисленный до убихинона) вместе с вновь образованным убихинолом высвобождается.

Ингибиторы комплекса III

Есть три отдельные группы 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 связывается с Q _ö сайта и ингибирует перенос электронов от восстановленного QH ₂ с белком серы Rieske железа. Миксотиазол и стигмателлин связываются с отдельными, но перекрывающимися карманами внутри сайта Q _o .
  • Миксотиазол связывается ближе к цитохрому bL (отсюда его называют « проксимальным » ингибитором).
  • Стигмателлин связывается дальше от гема bL и ближе к белку серы Rieske Iron, с которым он сильно взаимодействует.

Некоторые из них были коммерциализированы как фунгициды ( производные стробилурина , наиболее известным из которых является азоксистробин ; ингибиторы QoI ) и как противомалярийные средства ( атоваквон ).

Также пропилгекседрин подавляет цитохром с редуктазу.

Свободные кислородные радикалы

Небольшая часть электронов покидает цепь переноса электронов, не достигнув комплекса IV . Преждевременная утечка электронов к кислороду приводит к образованию супероксида . Актуальность этой второстепенной побочной реакции заключается в том, что супероксид и другие активные формы кислорода очень токсичны и, как считается, играют роль в нескольких патологиях, а также в старении ( свободнорадикальная теория старения ). Утечка электронов происходит главным образом на Q _O сайта и стимулируется антимицин А . Антимицина А блокирует б гемов в восстановленном состоянии, предотвращая их повторное окисление на Q _я сайт, который, в свою очередь, вызывает стационарные концентраций Q _о семихинонных расти, последний вид , реагирующий с кислородом с образованием супероксида . Считается, что эффект высокого мембранного потенциала имеет аналогичный эффект. Супероксид, продуцируемый в сайте Qo, может высвобождаться как в митохондриальный матрикс, так и в межмембранное пространство, где затем может достигать цитозоля. Это можно объяснить тем фактом, что Комплекс III может производить супероксид в виде проницаемого для мембраны HOO ^•, а не в виде проницаемого для мембраны O^-.
₂.

Названия генов человека

MT-CYB : цитохром b, кодируемый мтДНК ; мутации, связанные с непереносимостью физических упражнений

CYC1 : цитохром c1

CYCS : цитохром c

UQCRFS1 : железо-серный белок Риске

UQCRB : убихинон- связывающий белок, 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 : субъединица 6.4KD

UQCR10 : субъединица 7.2KD

TTC19 : недавно идентифицированная субъединица, мутации, связанные с дефицитом комплекса III ядерного типа 2.

Мутации в генах комплекса III при болезнях человека

Мутации в генах, связанных с комплексом III, обычно проявляются непереносимостью физических упражнений. Сообщалось, что другие мутации вызывают септооптическую дисплазию и мультисистемные расстройства. Тем не менее, мутации в BCS1L , ген отвечает за правильное созревание комплекса III, может привести к синдрому Bjørnstad и синдром грацильного , который у новорожденных являются летальными условиями , которые имеют Multisystem и неврологические проявления типизации тяжелые митохондриальные расстройств. Патогенность нескольких мутаций была подтверждена на модельных системах, таких как дрожжи.

Степень, в которой эти различные патологии вызваны биоэнергетическим дефицитом или перепроизводством супероксида, в настоящее время неизвестна.

Смотрите также

• Клеточное дыхание
• Фотосинтетический реакционный центр

Дополнительные изображения

• 

  ТАК ДАЛЕЕ

Рекомендации

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

• сайт комплекса цитохрома bc ₁ (Эдвард А. Берри) в Wayback Machine (архив 9 октября 2006 г.) на lbl.gov
• комплексный сайт цитохрома bc ₁ (Энтони Р. Крофтс) на uiuc.edu
• PROMISE База данных: цитохром Ьс ₁ комплекс в archive.today ( в архиве 27 августа 1999) в scripps.edu
• Интерактивная молекулярная модель комплекса III в машине обратного пути (архивировано 12 января 2009 г.) (требуется MDL Chime )
• UMich Ориентация белков в мембранах семейства / суперсемейство-3 - Расчетные положения bc1 и родственных комплексов в мембранах
• Коэнзим + Q-цитохром-с + редуктаза в Национальных медицинских предметных рубриках США (MeSH)