Citocroma C oksidasestruktur, funksjoner, hemmere

De Citokrom C -oksidase Det er et enzymatisk proteinkompleks som kan krysse lipid -dobbeltlaget til cellemembranen. Det er at vi hovedsakelig har vært assosiert med den indre membranen til mitokondriene, og er begge i prokaryote organismer (bakterier), som i eukaryoter (encellede og flercellede).

Dette enzymet er også kalt Complex IV, og er viktig i de aerobe metabolske funksjonene til organismer, siden det er viktig i elektrontransportkjeden der cellen brenner sukker og fanger en del av energien som frigjøres for å lagre adenosin tryfosfat eller ATP.

Bola og Palo -modell av hemoen, av et molekyl funnet i den krystallinske strukturen til cytokrom c oksidase av bovint hjerte. Tatt og redigert fra: Benjah-BMM27 [Public Domain].

Cytokrom -navnet betyr "cellepigmenter". Dette er blodproteiner som transporterer elektroner. Cytokromene ble oppdaget av den irske legen Charles Alexander Macmunn i 1884. MacMunn var en pioner for å oppdage luftveispigmentet av blodet, kalt i dag cytokrom 1.

I 20 -årene av forrige århundre russiske entomolog og parasitolog. Selv om Macmunn hadde oppdaget dem i 1884, hadde det vitenskapelige samfunnet glemt og til og med noen hadde misforstått arbeidet sitt.

[TOC]

Generelle egenskaper

Generelt har luftveispigmenter karakteristiske synlige spektre. Det er kjent at det er minst fire omfattende membranproteinkomplekser der det er 5 forskjellige typer cytokromer: A, A3, B, C1 og C, klassifisert i henhold til bølgelengdene til spektral absorpsjonsmaksimum.

De finnes vanligvis i den indre membranen til mitokondrier. Imidlertid har de også blitt observert i endoplasmatisk retikulum og kloroplaster, i eukaryote og prokaryote organismer.

De presenterer den hemo protesegruppen som inneholder jern (tro). Hver av de kjente cytokromene virker i multienzimatiske komplekser i transport av elektroner i luftveiene.

Cytokromer har funksjonen av å delta i oksydreduksjonsreaksjoner. Reduksjonsreaksjoner, der de aksepterer elektroner, forekommer annerledes for hver type cytokrom, og verdien deres bestemmes av strømmen av respirasjonskjedeelektroner.

-Cytokrom c

Fire typer cytokrom c er kjent, som er følgende.

Klasse I

Innenfor denne klassen er cytokromene C -oppløsninger med lav sving (lavspinn), til stede i bakterier og mitokondrier. De er oktaedraler. Hemo Union -stedet er på slutten av histidinet og den sjette liganden leveres av en metioninrest på slutten C.

Fra denne klassen kan du til og med gjenkjenne flere underklasser, som er bestemt deres tre -dimensjonale struktur.

Klasse II

I denne klassen er det Cytocromes C med høy sving (Highspin) og litt lav sving. Høyt sving er bindingsstedet nær enden-C, og hos de med lav sving ser det ut til at den sjette liganden er en metioninrest nær N-termin-enden på engelsk). De er pentakoordinert med femte ligandhistidin.

Kan tjene deg: turgiditet (biologi)

Klasse III

Denne klassen er preget av cytokromer C med flere hemo (C3 og C7) og en lav potensiell oksid-reduktor, med bare 30 aminosyrerester per hemo. I representantene for denne klassen har hemogruppene struktur og ikke -ekvivalente funksjoner, i tillegg til å presentere forskjellige redokspotensialer. De er oktaedraler.

Klasse IV

I følge noen forfattere ble denne klassen bare skapt for å inkludere komplekse proteiner presentert av andre protesegrupper, så vel som hemo C, eller flavocytokrom C, blant andre.

Cytokrom c oksidase eller kompleks IV

Cytokrom C -oksidase er et mitokondriell enzym som utfører sluttfasen av elektronisk transport i cellulær respirasjon. Dette enzymet katalyserer elektrontransport fra redusert cytokrom c til oksygen.

Noen kjemiske forbindelser som cyanid, karbondioksid og azid. Andre former for hemming av IV -komplekset er genetiske mutasjoner.

Fra det evolusjonære synspunktet finnes cytokrom c -oksidase bare i aerobe organismer, og flere grupper av forskere antyder at tilstedeværelsen av dette proteinet indikerer evolusjonære forhold der planter, sopp og dyr også delte en stamfar til felles.

Struktur

Cytokrom C -oksidase danner et homodimerisk kompleks, det vil si sammensatt av to lignende monomerer i den indre membranen til mitokondriene. Det enzymatiske komplekset består av 3 til 4 underenheter i prokaryote organismer og opp til maksimalt 13 (noen antyder 14) polypeptider i organismer som pattedyr.

I disse organismer er 3 polypeptider av mitokondriell opprinnelse, og resten stammer fra kjernen. Hver monomer har 28 transmembranpropeller som skiller hydrofile domener fra membranmatrisen og intermembranområdet.

Den har bare en katalytisk enhet, som finnes i alle enzymer som katalyserer oksidasjons-/reduksjonsreaksjoner ved bruk av molekylær oksygen (oksidaser, spesielt hemo-cobre). Komplekset inneholder cytokromer A og A3 United av underenhet I og to kobbersentre.

Den presenterer en eller flere hemo C -grupper knyttet til den omkringliggende proteinstrukturen med en eller flere (vanligvis to) tieteter -koblinger. Andre forfattere antyder at det er en enkelt hemo C -gruppe knyttet til proteinet mellom porfyrinringen og to cysteinrester.

Den eneste hemo C -gruppen som er nevnt ovenfor, er omgitt av hyodrofobt avfall og er heksacoordininert, og er histidin i posisjon 18 i polypeptidkjeden og metodin i 80.

Kan tjene deg: plantecelleCytokrom c oksidase -underenhet f. Tatt og redigert fra: Jawahar Swaminathan og MSD -ansatte ved European Bioinformatics Institute [Public Domain]

Funksjoner

Citocroma C -oksidaser er hovedpersoner i tre primære fysiologiske mekanismer, som vi vil se nedenfor.

Apoptose eller programmert celledød

Apoptose er ødeleggelse eller programmert celledød, forårsaket av den samme organismen, og som tar sikte på å kontrollere vekst, utvikling, eliminering av skadet vev og regulering av immunforsvaret. I denne fysiologiske prosessen deltar cytokrom c -oksidase som mellomledd.

Dette proteinet, frigjort av mitokondrier, fører til en interaksjon med endoplasmatisk retikulum, noe som forårsaker sekresjon eller frigjøring av kalsium. Den progressive økningen i kalsium utløser en massiv frigjøring av cytokrom c oksidase, inntil det er mulig å nå cytotoksiske nivåer av kalsium.

Cytotoksiske kalsiumnivåer og frigjøring av cytokromer C forårsaker kaskadeaktivering av flere enzymer, som er ansvarlige for ødeleggelse av celler.

Regenerering av celle- eller vev

Flere studier indikerer at når cytokrom c -oksidase blir utsatt for bølgelengder på 670 nanometer, deltar i et funksjonelt kompleks, som trenger inn i skadet eller skadet vev og øker hastigheten på cellegenerering.

Energimetabolisme

Dette er kanskje den mest kjente og den mest relevante funksjonen til cytokrom c oksidase. Det er nettopp oksidasekomplekset (i luftveiene) at det er ansvarlig for å samle elektronene til cytokrom C og overføres dem til oksygenmolekylet, og reduserer det til to vannmolekyler.

Koblet til denne prosessen er det en translokasjon av protoner gjennom membranen, noe som resulterer i generering av en elektrokjemisk gradient som ATP -synthesase -komplekset bruker for å produsere eller syntetisere ATP (Adenosín Triffisphyte).

Hemmere

Citokrom C -oksidase blir hemmet av flere kjemiske prosesser og forbindelser. Måten det oppstår på kan oppstå som en naturlig måte å regulere produksjonen eller virkningen av enzymet eller kan oppstå ved et uhell på grunn av forgiftning.

I nærvær av azid. Dette forårsaker avbrudd i den cellulære respirasjonsprosessen og forårsaker derfor kjemisk kvelning av celler.

Annen forbindelse som nitrogenoksid, hydrogensulfid, metanol og noen metylerte alkoholer, forårsaker også cytokrom C oksidaseinhibering.

Mangel

Cytokrom C -oksidase er et enzym som styres av gener av både kjernen og mitokondriene. Det er genetiske endringer eller mutasjoner som kan bære en mangel på cytokrom c oksidase.

Disse mutasjonene forstyrrer funksjonaliteten til enzymet, siden de endrer sin enzymatiske struktur, og fører med seg metabolske lidelser under embryonal utvikling (ifølge studier på mennesker), som senere vil påvirke organismen i de første leveårene.

Kan tjene deg: Dendritiske celler: Kjennetegn, funksjon, typer

Cytokrom c oksidasemangel påvirker vev med høy energi etterspørsel, som hjerte, lever, hjerne og muskler. Symptomene på disse mutasjonene gjenspeiles før de to leveårene og kan manifestere seg som sterke eller milde forhold.

Mild symptomer kan sees til og med kort tid etter første år, og vanligvis har individer med dem bare en reduksjon i muskelspenning (hypotoni) og muskelatrofi (myopati).

På den annen side kan individer som har sterkere symptomer ha muskelatrofi og encephalyopati. Andre forhold forårsaket av fravær av cytokrom c oksidase er hypertrofisk myokardiopati, patologisk økning i leverstørrelse, leight syndrom og melkesyreose.

Bruksområder i fylogeni

Filogeni er vitenskapen som er ansvarlig for studier av opprinnelse, trening og evolusjonær utvikling fra den forfedres-descendant synspunkt, av organismer.  I løpet av de siste tiårene har fylogenystudier med molekylær analyse blitt stadig mer hyppig, og kastet mye informasjon og løse taksonomiske problemer.

I denne forstand indikerer noen fylogenetiske studier at bruk av cytokrom c -oksidaser kan bidra til å etablere evolusjonsrelasjoner. Dette er fordi dette proteinkomplekset er sterkt bevart og er til stede i et bredt utvalg av organismer, alt fra encellede protister, til store virveldyr.

Eksempel på dette er testene gjort med mennesker, sjimpanser (Brød brød) og rhesus macaques (Mulatta Macaca). Slike tester avslørte at cytokrom c oksidase molekyler av mennesker og sjimpanser var identiske.

Han viste også at cytokrom c oksidase -molekyler av rhesus -makaken.

Referanser

1. R.P. Ambler (1991). Sekvensvariasjon i bakterielle cycromes c. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics.
2. Cytokrom c. Gjenopprettet fra Newworldyclopedia.org.
3. V.Colman, e. Koste. Chaves, v. Tortora (2015). Biologiske roller av cytokrom C: Mitokondriell elektronisk transport, programmert celledød og AUS -aktivitetsgevinst. Annals of the Fakultet for medisin.
4. Cytokrom c oksidase -underenhet I. Gjenopprettet fra EBI.Ac.Storbritannia.
5. L. Youfen, s. Jeong-Oon, d. Jian-Hong & B. Yidong (2007). Cytokrom C oksidase -underenhet IV er viktig for montering og luftveisfunksjon av enzymkomplekset. Journal of Bioenergetics and Biomembranes.
6. Gengruppe: kompleks IV mitokondriell: cytokrom c oksidase-underenheter (Cox, MT-CO). Gjenopprettet fra genenavn.org.
7. OG.F. Hartree (1973). Oppdagelsen av cytokrom. Biokjemisk utdanning.
8. Citokrom C -oksidase, mangel på .. . Gjenopprettet fra Ivami.com.
9. C.K. Mathews, k.OG. Van Hold & K.G. Ahern (2002). Biochemery. 3. utgave. Benjamin / Cummings Publishing Company, Inc.