Citocroma C oxidasstruktur, funktioner, hämmare

De Citokrom c -oxidas Det är ett enzymatiskt proteinkomplex som kan korsa cellmembranets lipid tvåskikt. Det är att vi främst har varit associerade med det inre membranet i mitokondrierna, som båda är i prokaryota organismer (bakterier), som i eukaryoter (encellulär och multicellulär).

Även kallat komplex IV, är detta enzym avgörande i de aeroba metaboliska funktionerna hos organismerna, eftersom det är viktigt i den elektrontransportkedjan där cellen förbränner socker och fångar en del av energin som frigörs för att lagra adenosin tryfosfat eller ATP.

BOLA och PALO -modellen av hemo, av en molekyl som finns i den kristallina strukturen i cytokrom C -oxidas i bovint hjärtat. Tagen och redigerad från: Benjah-Bmm27 [Public Domain].

Cytokromnamnet betyder "cellpigment". Det här är blodproteiner som transporterar elektroner. Cytokromerna upptäcktes av den irländska läkaren Charles Alexander MacMunn 1884. MacMunn var en pionjär när det gäller att upptäcka andningspigmentet i blodet, kallad idag Cytochrome 1.

Under 20 -talet av förra seklet ryska entomolog och parasitolog. Även om MacMunn hade upptäckt dem 1884, hade det vetenskapliga samfundet glömt och till och med vissa hade missförstått sitt arbete.

[TOC]

Generella egenskaper

I allmänhet har andningspigment karakteristiska synliga spektra. Det är känt att det finns minst fyra omfattande membranproteinkomplex där det finns 5 olika typer av cytokromer: A, A3, B, C1 och C, klassificerade enligt våglängderna för spektral absorptionsmaximum.

De finns vanligtvis i det inre membranet i mitokondrier. De har emellertid också observerats i endoplasmatisk retikulum och kloroplaster, i eukaryota och prokaryota organismer.

De presenterar hemo -protesgruppen som innehåller järn (tro). Var och en av de kända cytokromerna verkar i multienzimatiska komplex i transport av elektroner i andningskedjan.

Cytokromer har funktionen att delta i oxidreduktionsreaktioner. Reduktionsreaktioner, där de accepterar elektroner, förekommer annorlunda för varje typ av cytokrom, och deras värde bestäms av flödet av andningskedjelektroner.

-Cytokrom c

Fyra typer av cytokrom c är kända, som är följande.

Klass I

Inom denna klass finns cytokromer C -lösningar av låg sväng (lowspin), närvarande i bakterier och mitokondrier. De är oktaedraler. Hemo Union -platsen är i slutet av histidinen och den sjätte liganden tillförs av en metioninrest i slutet C.

Från denna klass kan du till och med känna igen flera underklasser, som har fastställts deras tre dimensionella struktur.

Klass II

I den här klassen finns cytokromer C av hög sväng (högspin) och lite låg sväng. Hög-svängen är det bindande stället nära slutet-C, och hos de med låg sväng verkar den sjätte liganden vara en mätarrest nära N-Termus-änden på engelska). De är pentakoordinerade med femte ligandhistidin.

Kan tjäna dig: turgiditet (biologi)

Klass III

Denna klass kännetecknas av cytokromer C med flera hemo (C3 och C7) och en låg potentiell oxidreduktor, med bara 30 aminosyrarester per hemo. I representanterna för denna klass har Hemo C -grupperna struktur och icke -ekvivalenta funktioner, förutom att presentera olika redoxpotentialer. De är oktaedraler.

Klass IV

Enligt vissa författare skapades denna klass endast för att inkludera komplexa proteiner presenterade av andra protesgrupper, såväl som hemo C, eller flavocytokrom C, bland andra.

Cytokrom C -oxidas eller komplex IV

Cytokrom C -oxidas är ett mitokondriellt enzym som utför den sista fasen av elektronisk transport i cellulär andning. Detta enzym katalyserar elektrontransport från reducerad cytokrom c till syre.

Vissa kemiska föreningar såsom cyanid, koldioxid och azid. Andra former av hämning av IV -komplexet är genetiska mutationer.

Ur evolutionär synvinkel finns cytokrom c -oxidas endast i aeroba organismer, och flera grupper av forskare antyder att närvaron av detta protein indikerar evolutionära förhållanden där växter, svampar och djur också delade en förfader gemensamt.

Strukturera

Cytokrom C -oxidas bildar ett homodimerkomplex, det vill säga sammansatt av två liknande monomerer i det inre membranet i mitokondrierna. Det enzymatiska komplexet består av 3 till 4 underenheter i prokaryota organismer och upp till högst 13 (vissa föreslår 14) polypeptider i organismer som däggdjur.

I dessa organismer är 3 polypeptider av mitokondriellt ursprung och resten har sitt ursprung i kärnan. Varje monomer har 28 transmembranpropeller som separerar hydrofila domäner från membranmatrisen och intermembranutrymmet.

Den har bara en katalytisk enhet, som finns i alla enzymer som katalyserar oxidations-/reduktionsreaktioner, med användning av molekylärt syre (oxidaser, särskilt hemo-cobre). Komplexet innehåller cytokromer A och A3 förenade av underenhet I och två kopparcentra.

Den presenterar en eller flera Hemo C -grupper kopplade till den omgivande proteinstrukturen med en eller flera (vanligtvis två) Tioreter -länkar. Andra författare föreslår att det finns en enda Hemo C -grupp kopplad till proteinet mellan porfyrinringen och två cysteinrester.

Den enda Hemo C -gruppen som nämns ovan är omgiven av hyodrofobt avfall och är hexacoordinerad, som är histidin i position 18 i polypeptidkedjan och metoden i 80.

Kan tjäna dig: växtcellCytokrom c oxidas subenhet f. Tagen och redigerad från: Jawahar Swaminathan och MSD -personal vid European Bioinformatics Institute [Public Domain]

Funktioner

Citocroma C -oxidaser är huvudpersoner i tre primära fysiologiska mekanismer, som vi kommer att se nedan.

Apoptos eller programmerad celldöd

Apoptos är förstörelse eller programmerad celldöd, orsakad av samma organisme och som syftar till att kontrollera tillväxt, utveckling, eliminering av skadade vävnader och regleringen av immunsystemet. I denna fysiologiska process deltar cytokrom c -oxidas som mellanhand.

Detta protein, frisläppt av mitokondrier, leder till en interaktion med endoplasmatisk retikulum, som orsakar utsöndring eller frisättning av kalcium. Den progressiva ökningen av kalcium utlöser en massiv frisättning av cytokrom C -oxidas, tills det är möjligt att nå cytotoxiska nivåer av kalcium.

Cytotoxiska kalciumnivåer och frisättning av cytokromer C orsakar kaskadaktivering av flera enzymer, som är ansvariga för förstörelsen av celler.

Cell- eller vävnadsregenerering

Flera studier indikerar att när cytokrom C -oxidas utsätts för våglängder på 670 nanometer, deltar i ett funktionellt komplex, som penetrerar skadad eller skadad vävnad och ökar hastigheten för cellregenerering.

Energi metabolism

Detta är kanske den mest kända och den mest relevanta funktionen av cytokrom c oxidas. Det är just oxidaskomplexet (av andningskedjan) som ansvarar för att samla in elektronerna i cytokrom C och överför dem till syremolekylen, vilket reducerar det till två vattenmolekyler.

Ansluten till denna process finns det en translokation av protoner genom membranet, vilket resulterar i generering av en elektrokemisk gradient som ATP -synteskomplexet använder för att producera eller syntetisera ATP (Adenosín triffisphyte).

Hämmare

Citocroma C -oxidas hämmas av flera kemiska processer och föreningar. Hur det inträffar kan uppstå som ett naturligt sätt att reglera produktion eller verkan av enzymet eller kan uppstå av misstag på grund av förgiftning.

I närvaro av azid. Detta orsakar ett avbrott i cellulär andningsprocess och orsakar därför kemisk kvävning av celler.

Annan förening såsom kväveoxid, vätesulfid, metanol och vissa metylerade alkoholer orsakar också cytokrom C -oxidasinhibering.

Brist

Cytokrom C -oxidas är ett enzym som styrs av gener i både kärnan och mitokondrierna. Det finns genetiska förändringar eller mutationer som kan ha en brist på cytokrom c -oxidas.

Dessa mutationer stör enzymets funktionalitet, eftersom de förändrar deras enzymatiska struktur och tar med sig metaboliska störningar under embryonal utveckling (enligt studier på människor), som senare kommer att påverka organismen under deras första år av livet.

Kan tjäna dig: dendritiska celler: egenskaper, funktion, typer

Cytokrom c oxidasbrist påverkar vävnader med efterfrågan på hög energi, såsom hjärta, lever, hjärna och muskler. Symtomen på dessa mutationer återspeglas före de två åren av livet och kan manifestera sig som starka eller milda förhållanden.

Milda symtom kan ses även kort efter det första åldern och vanligtvis har individer med dem bara en minskning av muskelspänningen (hypotoni) och muskelatrofi (myopati).

Å andra sidan kan individer som har starkare symtom ha muskelatrofi och encefalyopati. Andra tillstånd orsakade av frånvaro av cytokrom C -oxidas är hypertrofisk myokardiopati, patologisk ökning av leverstorlek, löjningssyndrom och mjölksyraos.

Användningar i fylogeni

Filogeni är den vetenskap som ansvarar för studier av ursprung, utbildning och evolutionär utveckling från förfäder-escendants synvinkel, av organismer.  Under de senaste decennierna har fylogenstudier med molekylär analys allt oftare, kastat mycket information och löser taxonomiska problem.

I detta avseende indikerar vissa fylogenetiska studier att användningen av cytokrom C -oxidaser kan hjälpa till att skapa evolutionära relationer. Detta beror på att detta proteinkomplex är mycket bevarat och finns i en mängd olika organismer, allt från encelliga protister, till stora ryggradsdjur.

Exempel på detta är testerna som gjorts med människor, schimpanser (Brödbröd) och rhesus macaques (Mulatta Macaca). Sådana tester avslöjade att cytokrom C -oxidasmolekyler av människor och schimpanser var identiska.

Han visade också att cytokrom c oxidasmolekyler i rhesus makak.

Referenser

1. R.P. Ambler (1991). Sekvensvariation i bakteriella cykromer c. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics.
2. Cytokrom c. Återhämtat sig från Newworldyclopedia.org.
3. V.Colman, E. Kosta. Chaves, V. Tortora (2015). Biologiska roller för cytokrom C: Mitokondriell elektronisk transport, programmerad celldöd och AUS -aktivitetsförstärkning. Annaler från fakulteten för medicin.
4. Cytokrom c oxidas underenhet i. Återhämtat sig från EBI.Växelström.Storbritannien.
5. L. Youfen, s. Jeong-oo. Jian-Hong & B. Yidong (2007). Cytokrom c oxidas Subenhet IV är avgörande för montering och andningsfunktion hos enzymkomplexet. Journal of Bioenergetics and BioMembranes.
6. Gengrupp: Komplex IV-mitokondriell: Cytokrom C-oxidasunderenheter (COX, MT-CO). Återhämtat sig från genenames.org.
7. OCH.F. Hartree (1973). Upptäckten av cytokrom. Biokemisk utbildning.
8. Citocroma C oxidas, brist på .. . Återhämtat sig från ivami.com.
9. C.K. Mathews, K.OCH. Van Hold & K.G. Ahern (2002). Biokameri. Tredje upplagan. Benjamin / Cummings Publishing Company, Inc.