Štruktúra oxidázy Citokrom C, funkcie, inhibítory

Ten Oxidáza citocroma c Je to enzymatický proteínový komplex, ktorý môže prekročiť lipidovú dvojvrstvu bunkovej membrány. Boli sme spojení hlavne s vnútornou membránou mitochondrií, ktoré sú v prokaryotických organizmoch (baktériách), ako v eukaryotoch (jednobunkové a viacbunkové).

Tento enzým sa nazýva aj komplex IV, je nevyhnutný v aeróbnych metabolických funkciách organizmov, pretože je nevyhnutný v reťazci transportu elektrónov, v ktorom bunka spaľuje cukry a zachytáva časť energie uvoľnenej na skladovanie adenozínu tryfosfátu alebo ATPPP alebo ATPP.

Bola a Palo Model hemo, molekuly nachádzajúcou sa v kryštalickej štruktúre cytochrómu C oxidázy hovädzieho srdca. Prevzaté a upravené z: Benjah-Bmm27 [verejná doména].

Názov cytochrómu znamená „bunkové pigmenty“. Jedná sa o krvné bielkoviny, ktoré transportujú elektróny. Cytochrómy objavil írsky lekár Charles Alexander Macmunn v roku 1884. Macmunn bol priekopníkom v objavovaní dýchacieho pigmentu krvi, ktorý sa dnes nazýva cytochróm 1.

V 20. rokoch minulého storočia ruský entomológ a parazitológ. Aj keď ich Macmunn objavil v roku 1884, vedecká komunita zabudla a dokonca aj niektorí nepochopili svoju prácu.

[TOC]

Všeobecné charakteristiky

Všeobecne platí, že dýchacie pigmenty majú charakteristické viditeľné spektrá. Je známe, že existujú najmenej štyri komplexné komplexy membránových proteínov, v ktorých existuje 5 rôznych typov cytochrómov: A, A3, B, C1 a C, klasifikované podľa vlnových dĺžok maximov spektrálnej absorpcie.

Zvyčajne sa nachádzajú vo vnútornej membráne mitochondrií. Boli však pozorované aj v endoplazmatickom retikule a chloroplastoch, v eukaryotických a prokaryotických organizmoch.

Predstavujú hemo protetickú skupinu obsahujúcu železo (viera). Každý zo známych cytochrómov pôsobí v multienzimatických komplexoch pri transporte elektrónov respiračného reťazca.

Cytochrómy majú funkciu účasti na reakciách na redukciu oxidov. Redukčné reakcie, kde akceptujú elektróny, sa vyskytujú odlišne pre každý typ cytochrómu a ich hodnota je určená prietokom elektrónov dýchacieho reťazca.

-Cytochróm c

Sú známe štyri druhy cytochrómu C, ktoré sú nasledujúce.

Trieda i

V rámci tejto triedy sú cytochrómy C rozpúšťadlá s nízkym otočením (Lowspin), prítomné v baktériách a mitochondriách. Sú to oktadrály. Miesto únie Hemo je na konci histidínu a šiesty ligand je dodávaný meonínovým zvyškom na konci C.

Z tejto triedy môžete dokonca rozpoznať niekoľko podtried, ktoré boli určené ich trojrozmernou štruktúrou.

Trieda II

V tejto triede existujú cytrocromy C s vysokým otočením (vysoká časť) a určité nízke otáčky. Vysoké otáčky sú väzbové miesto blízko konca-C a u tých, ktorí majú nízku úroveň, sa zdá, že šiesty ligand je meonínový zvyšok v blízkosti konca N-termusu v angličtine). Sú pentacoordinované s piatym histidínom ligand.

Môže vám slúžiť: Turgidity (Biology)

Trieda III

Táto trieda je charakterizovaná cytochrómami C s viacerými HEMO (C3 a C7) a nízkym potenciálom oxid-reduktorom, s iba 30 aminokyselinovými zvyškami na hemo. V predstaviteľoch tejto triedy majú skupiny hemmo c štruktúru a neekonivalentné funkcie, okrem prezentácie rôznych redoxných potenciálov. Sú to oktadrály.

Trieda IV

Podľa niektorých autorov bola táto trieda vytvorená iba tak, aby zahŕňala komplexné proteíny prezentované inými protetickými skupinami, ako aj hemo C alebo flavocytokromu C.

Cytochróm C oxidáza alebo komplex IV

Cytochróm C oxidáza je mitochondriálny enzým, ktorý vykonáva konečnú fázu elektronického transportu v bunkovom dýchaní. Tento enzým katalyzuje transport elektrónov zo zníženého cytochrómu C na kyslík.

Niektoré chemické zlúčeniny, ako je kyanid, oxid uhličitý a azid. Ďalšími formami inhibície IV komplexu sú genetické mutácie.

Z evolučného hľadiska sa oxidáza cytochrómu C nachádza iba v aeróbnych organizmoch a niekoľko skupín vedcov naznačuje, že prítomnosť tohto proteínu naznačuje evolučné vzťahy, v ktorých rastliny, huby a zvieratá zdieľali spoločné predkov.

Štruktúra

Cytochróm C oxidáza tvorí homodimérický komplex, ktorý sa skladá z dvoch podobných monomérov vo vnútornej membráne mitochondrií. Enzymatický komplex pozostáva z 3 až 4 podjednotiek v prokaryotických organizmoch a až do maximálnej výšky 13 (niektorí naznačujú 14) polypeptidov v organizmoch, ako sú cicavce.

V týchto organizmoch sú 3 polypeptidy mitochondriálneho pôvodu a zvyšok pochádza z jadra. Každý monomér má 28 transmembránových vrtule, ktoré oddeľujú hydrofilné domény od membránovej matrice a intermembránového priestoru.

Má iba jednu katalytickú jednotku, ktorá sa nachádza vo všetkých enzýmoch, ktoré katalyzujú oxidačné/redukčné reakcie, s použitím molekulárneho kyslíka (oxidázy, najmä hemosokobre). Komplex obsahuje cytochrómy A a A3 United od Subjednotia I a dvoch medených centier.

Predstavuje jednu alebo niekoľko skupín Hemo C spojené s okolitou proteínovou štruktúrou jednou alebo viacerými (zvyčajne dvoma) Tioretrovými väzbami. Iní autori naznačujú, že existuje jedna skupina hemmo c spojená s proteínom medzi porfyrínovým kruhom a dvoma cysteínovými zvyškami.

Jediná vyššie uvedená skupina Hemmo C je obklopená hyodrofóbnym odpadom a je hexakoordinovaná, pričom histidín je v polohe 18 polypeptidového reťazca a metódy v 80.

Môže vám slúžiť: rastlinná bunkaCytochróm c oxidáza podjednotka f. Prevzaté a upravené z: Jawahar Swaminathan a personál MSD v Európskom bioinformatickom inštitúte [Public Domain]

Funkcia

Oxidázy Citocroma C sú protagonistami v troch primárnych fyziologických mechanizmoch, ktoré uvidíme nižšie.

Apoptóza alebo naprogramovaná bunková smrť

Apoptóza je deštrukcia alebo naprogramovaná bunková smrť spôsobená rovnakým organizmom a ktorej cieľom je kontrolovať rast, vývoj, elimináciu poškodených tkanív a reguláciu imunitného systému. V tomto fyziologickom procese sa cytochróm C oxidáza zúčastňuje ako sprostredkovateľ.

Tento proteín, uvoľňovaný mitochondriami, vedie k interakcii s endoplazmatickým retikulom, ktorý spôsobuje sekréciu alebo uvoľňovanie vápnika. Progresívne zvýšenie vápnika spúšťa masívne uvoľňovanie oxidázy cytochrómu C, až kým nie je možné dosiahnuť cytotoxické hladiny vápnika.

Cytotoxické hladiny vápnika a uvoľňovanie cytochrómov C spôsobujú aktiváciu kaskády niekoľkých enzýmov, ktoré sú zodpovedné za deštrukciu buniek.

Regenerácia buniek alebo tkanív

Niekoľko štúdií naznačuje, že keď je oxidáza cytochrómu C vystavená vlnovým dĺžkam 670 nanometrov, podieľa sa na funkčnom komplexe, ktorý preniká poškodeným alebo poškodeným tkanivom a zvyšuje rýchlosť regenerácie buniek.

Energetický metabolizmus

Toto je možno najznámejšia a najrelevantnejšia funkcia oxidázy cytochrómu C. Presne je to oxidázový komplex (respiračného reťazca), ktorý je zodpovedný za zhromažďovanie elektrónov cytochrómu C a prenáša ich do molekuly kyslíka, čím sa zníži na dve molekuly vody.

Pripojené k tomuto procesu dochádza k translokácii protónov cez membránu, čo vedie k vytvoreniu elektrochemického gradientu, ktorý komplex ATP syntezízy používa na výrobu alebo syntetizáciu ATP (Adenosín Trifisphyte).

Inhibítory

Citokrom C oxidáza je inhibovaná niekoľkými chemickými procesmi a zlúčeninami. Spôsob, akým sa vyskytuje, môže vzniknúť ako prirodzený spôsob regulácie výroby alebo pôsobenia enzýmu alebo sa môže náhodne vyskytnúť v dôsledku otravy.

V prítomnosti azidu. To spôsobuje prerušenie bunkového respiračného procesu, a preto spôsobuje chemické zadusenie buniek.

Iná zlúčenina, ako je oxid dusnatého, sulfid vodíka, metanol a niektoré metylované alkoholy, tiež spôsobujú inhibíciu oxidázy cytochrómu C oxidázy.

Nedostatok

Cytochróm C oxidáza je enzým, ktorý je regulovaný génmi jadra a mitochondrií. Existujú genetické zmeny alebo mutácie, ktoré môžu mať nedostatok cytochrómu C oxidázy.

Tieto mutácie narušujú funkčnosť enzýmu, pretože menia svoju enzymatickú štruktúru a prinášajú so sebou metabolické poruchy počas embryonálneho vývoja (podľa štúdií u ľudí), ktoré neskôr ovplyvnia organizmus v prvých rokoch života.

Môže vám slúžiť: dendritické bunky: Charakteristiky, funkcia, typy

Nedostatok oxidázy cytochrómu C ovplyvňuje tkanivá s vysokou energiou, ako sú srdce, pečeň, mozog a svaly. Príznaky týchto mutácií sa odrážajú pred dvoma rokmi života a môžu sa prejavovať ako silné alebo mierne podmienky.

Mierne príznaky je možné vidieť aj krátko po prvom roku veku a zvyčajne jedinci s nimi majú iba pokles svalového napätia (hypotónie) a svalovej atrofie (myopatia).

Na druhej strane jedinci, ktorí majú silnejšie príznaky, môžu mať svalovú atrofiu a encefalyopatiu. Ďalšími podmienkami spôsobenými neprítomnosťou cytochrómu C oxidázy sú hypertrofická myokardiopatia, patologické zvýšenie veľkosti pečene, syndróm Leight a acidóza mliečnej.

Použitie vo fylogénii

Phylogeny je veda, ktorá je zodpovedná za štúdie pôvodu, výcviku a evolučného rozvoja z hľadiska predkov, organizmov, organizmov.  V posledných desaťročiach boli štúdie fylogénia s molekulárnou analýzou čoraz častejšie, hádzali veľa informácií a riešili taxonomické problémy.

V tomto zmysle niektoré fylogenetické štúdie naznačujú, že použitie oxidáz cytochrómu C môže pomôcť nadviazať evolučné vzťahy. Je to preto, že tento proteínový komplex je vysoko konzervovaný a je prítomný v rôznych organizmoch, od jednobunkových protistov až po veľké stavovce.

Príkladom sú testy vykonané s ľuďmi, šimpanzmi (Chlieb) a makaky rhesus (Mulatta Macaca). Takéto testy odhalili, že molekuly cytochrómu C oxidázy u ľudí a šimpanzov boli identické.

Ukázal tiež, že molekuly cytochrómu C oxidázy makaka rhesus.

Odkazy

1. R.P. Ambler (1991). Variácia sekvencie v bakteriálnych cycromoch C. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics.
2. Cytochróm c. Zotavené z novéhoWorldyclopedia.orgán.
3. Vložka.Colman, e. Náklady. Chaves, v. Tortora (2015). Biologické úlohy cytochrómu C: mitochondriálny elektronický transport, programovaná bunková smrť a zisk AUS -aktivita. Annals of the Lekárska fakulta.
4. Cytochróm c oxidáza podjednotka i. Zotavené z EBI.Ac.Uk.
5. L. Youfen, p. Jeong-Oon, D. Jian-Hong & B. Yidong (2007). Cytochróm c oxidáza podjednotka IV je nevyhnutná pre zostavenie a respiračnú funkciu enzýmového komplexu. Journal of Bioenergetics and Biomembranes.
6. Génová skupina: komplex IV Mitochondriálne: podjednotky oxidázy cytochrómu C (Cox, Mt-Co). Zotavené z génov.orgán.
7. A.F. Hartree (1973). Objav cytochrómu. Biochemické vzdelávanie.
8. Citocroma C oxidáza, nedostatok .. . Zotavené z Ivami.com.
9. C.Klimatizovať. Mathews, K.A. Van Hold & K.G. Ahern (2002). Biochemery. 3. vydanie. Benjamin / Cummings Publishing Company, Inc.