bélyegkép|250px|A III. komplex reakcióinak rajza A koenzim Q:citokróm c-oxidoreduktáz, más néven citokróm bc1 komplex vagy III. komplex az elektrontranszportlánc 3. komplexe (), mely fontos az ATP-szintézisben (oxidatív foszforiláció). Több alegységből álló fehérje, melyet a mitokondriális (citokróm b) és a sejtmagi genomok (más alegységek) is kódolnak. A III. komplex az aerob eukarióták mitokondriumaiban és a legtöbb eubaktérium belső membránjában jelen van. A III. komplex mutációi edzésintolerancia és sokszervi betegségek okozói. A bc1 komplex 11 alegységből áll, ebből 2 légzési (citokróm b, c1, Rieske-fehérje), 2 magfehérje és 6 alacsony molekulatömegű fehérje. Az ubikinol–citokróm c-reduktáz az alábbi reakciót katalizálja: + 2 Cyt c3+ Q + 2 Cyt c2+ + 2 H+

Így az enzim két szubsztrátja a kinol () és az oxidált () citokróm c, a termékek a kinon (Q), a redukált () citokróm c és két proton ().

Az enzim difenolokat és hasonló vegyületeket donorként, az oxidált citokróm c-t akceptorként használó oxidoreduktáz. 4 kofaktora van: a citokróm c1, a citokróm b-562, a citokróm b-566 és a két vasat tartalmazó Rieske-típusú ferredoxin. Nevezéktan Az enzimosztály szabályos neve ubikinol:ferricitokróm c-oxidoreduktáz. További gyakran használt nevek: koenzim Q-citokróm c reduktáz, dihidrokoenzim Q–citokróm c reduktáz, reduckált ubikinon–citokróm c-reduktáz, III. komplex (mitokondriális elektrontranszport), ubikinon–citokróm c-reduktáz.

Szerkezet bélyegkép|400px|A III. komplex szerkezete Más nagy protonpumpákhoz képest az alegységszám kicsi, akár 3 polipeptidlánc is lehet. E szám fejlettebb állatokban akár 11 is lehet. 3 alegységen van prosztetikus csoport. A citokróm b-n két hem b (bL és bH), a citokróm c-n egy hem c (c1) van, a Rieske vas-kén fehérjealegységen (ISP) két vasat és két ként tartalmazó vas-kén csoport található (2Fe•2S).

A III. komplex szerkezetei: ,

Összetétel Gerincesekben a bc1 komplex 11 alegységből áll: 3 légzési, 2 központi és 6 alacsony molekulatömegű részből. A proteobakteriális komplexek azonban akár 3 részesek is lehetnek. A III. komplex összetételének táblázata SzámNévHumán proteinFehérje leírása a UniProtonHumán fehérje Pfam-családjaLégzési alegységek 1 MT-CYB / Cyt b CYB_HUMAN Citokróm b 2 CYC1 / Cyt c1 CY1_HUMAN Citokróm c1, mitokondriális hemoprotein 3 Rieske / UCR1 UCRI_HUMAN Citokróm b-c1 komplex mitokondriális Rieske-alegysége , Központi részek 4 QCR1 / SU1 QCR1_HUMAN Citokróm b-c1 komplex mitokondriális 1. alegysége, 5 QCR2 / SU2 QCR2_HUMAN Citokróm b-c1 komplex mitokondriális 2. alegysége, Alacsony molekulatömegű részek 6 QCR6 / SU6 QCR6_HUMAN Citokróm b-c1 komplex 6. mitokondriális alegysége 7 QCR7 / SU7 QCR7_HUMAN Citokróm b-c1 komplex 7. alegysége 8 QCR8 / SU8 QCR8_HUMAN Citokróm b-c1 komplex 8. alegysége 9 QCR9 / SU9 / UCRC QCR9_HUMANa Cytochrome b-c1 complex subunit 9 10 QCR10 / SU10 QCR10_HUMAN Cytochrome b-c1 complex subunit 10 11 QCR11 / SU11 QCR11_HUMAN Cytochrome b-c1 complex subunit 11 a Gerincesekben egy 8 kDa-os termék a Rieske-fehérjének N-terminusán 9. alegységként megmarad. A 10. és 11. alegységek a gomba QCR9p és 10p egységeknek felelnek meg.

Reaction A koenzim Q oxidációjával és 4 proton mitokondriumból membránközi térbe való kerülésével járó citokróm c-redukciót katalizálja: + 2 Cyt c () + 2 H → Q + 2 Cyt c () + 4 H

A Q-ciklus során 2 proton fogy a mátrixból (M), 4 proton kerül a membránközi térbe (IM) és 2 elektront kap a citokróm c.

Reakciómechanizmus bélyegkép|400px|A Q-ciklus A III. komplex reakciómechanizmusa az ubikinon- (Q-) ciklus. Ebben 4 proton kerül a pozitív (P) oldalra (membránközi tér), és 2-t vesz fel a negatív (N) oldal (mátrix), a membránra merőleges protongradienst létrehozva. A reakcióban 2 ubikinol alakul ubikinonná, és 1 ubikinon ubikinollá. A teljes reakcióban 2 elektron kerül át az ubikinolról az ubikinonra két citokróm c-intermedierrel.

Összesített reakció: 2 oxidálódik Q-ra 1 Q redukálódik -re 2 Cyt c redukálódik 4 proton kerül az intermembrán térbe 2 protont vesz a mátrix fel A reakció az alábbi lépésekben történik:

1. rész: A citokróm b egy ubikinolt és egy ubikinont köt. A 2Fe/2S központ és a hem BL egy-egy elektront vesznek le az ubikinolról, 2 protont adva az intermembrán térbe. 1 elektron kerül át a citokróm c1-re a 2Fe/2S központról, egy másik a hem BL-ről a hem BH-ra. A citokróm c1 elektronját a citokróm c-re, a hem BH egy közeli ubikinonra viszi át, ubiszemikinon keletkezését okozva. A citokróm c diffundál. Az első, ubikinonná vált ubikinol felszabadul, a szemikinon kötve marad. 2. rész: A citokróm b újabb ubikinolt köt. A 2Fe/2S központ és a hem BL egy-egy elektront választanak le az ubikinolról, 2 protont az intermembrán térbe adva. 1 elektron kerül át a citokróm c1-re a 2Fe/2S központról, egy másik a hem BL-ről a hem BH-ra. A citokróm c1 elektronját a citokróm c-re viszi át, az 1. részben keletkezett szemikinon a hem BH-ról felveszi a második elektront a mátrix két protonjával együtt. A második ubikinol (ubikinonként), valamint az új ubikinol kijönnek.

III. komplex-gátlók 3 különböző III. komplex-inhibitor-csoport van: az antimicin A a Qi helyre köt, gátolva az elektrontranszfert a hem bH-ról az oxidált Q-ra (Qi helyi inhibitor) a mixotiazol és a stigmatellin a Qo helyre köt, gátolva a redukált -ről a Rieske vas-kén fehérjére való transzfert. A mixotiazol különböző, de átfedő helyeken kötnek a Qo helyen: a mixotiazol a citokróm bL-hez közelebb köt („proximális” inhibitor), a stigmatellin távolabb köt a hem bL-től és közelebb a Rieske vas-kén fehérjéhez, mellyel erősen kölcsönhat. Ezek közül néhányat fungicidként (strobilurinszármazékok, például az azoxistrobin; QoI-gátlók) és antimaláriás szerként (atovakon) forgalomba hoztak.

A propilhexedrin is gátolja a citokróm c-reduktázt.

Oxigén szabad gyökök Néhány elektron az elektrontranszportláncot a IV. komplex elérése előtt elhagyja. Az elektronok idő előtti kilépése az oxigénre szuperoxid képződését okozza. E reakció azért fontos, mert a szuperoxid és más reaktív oxigénrészecskék erősen mérgezőek, és feltehetően számos betegségben szerepet játszhatnak (vö. szabadgyök-elmélet az öregedésről). Az elektronszivárgás gyakran a Qo helyen történik, ezt az antimicin A stimulálja. Az antimicin A a b hemet redukált állapotban hagyja Qi helyen történő újraoxidációjuk megakadályozásával, ami növeli a Qo szemikinon egyensúlyi koncentrációját, mely az oxigénnel szuperoxidot alkotva reagál. A magas membránpotenciál feltehetően hasonló hatással jár. A Qo helyen keletkező szuperoxid a mitokondriális mátrixba és az intermembrán térbe is kerülhet, ahonnan elérheti a citoszolt. Ezt magyarázhatja, hogy a III. komplex a szuperoxidot membránpermeábilis HOO-ként állítja elő, nem O-ként.

Humán gének MT-CYB: mtDNS által kódolt citokróm b, mutációi összefüggenek az edzésintoleranciával CYC1: citokróm c1 CYCS: citokróm c UQCRFS1: Rieske vas-kén fehérje UQCRB: ubikinonkötő fehérje, mutációi a magi 3. típusú mitokondriális III. komplex-hiánnyal függnek össze UQCRH: kapcsolófehérje UQCRC2: 2. magrész, mutációi a magi 5. típusú mitokondriális III. komplex-hiánnyal függnek össze UQCRC1: 1. magrész UQCR: 6,4 kDa-os alegység UQCR10: 7,2 kDa-os alegység TTC19: újonnan azonosított alegység, mutációi a magi 2. típusú mitokondriális III. komplex-hiánnyal függnek össze

A III. komplex génjeinek betegségokozó mutációi A III. komplexhez kapcsolódó gének mutációinál általában edzésintolerancia jelentkezik. Más mutációk szeptooptikus diszpláziát és sokszervi rendellenességeket okoznak. A III. komplex megfelelő éréséért felelő BCSIL gén mutációi Björnstad- és GRACILE-szindrómához vezetnek, melyek újszülöttekben halálos rendellenességek sokszervi és neurológiai tünetekkel, melyek a súlyos mitokondriális rendellenességekre jellemzők. A mutációk patogenicitását modellrendszerekben, például élesztőben igazolták.

A betegségek bioenergetikai hiányosságokra és szuperoxid-túltermelésre való visszavezethetőségének mértéke jelenleg (2023) ismeretlen. Jegyzetek

Fordítás

Források

Kapcsolódó szócikkek Sejtlégzés További információk at lbl.gov cytochrome bc1 complex site (Antony R. Crofts) at uiuc.edu at scripps.edu (Requires MDL Chime) - a bc1 és hasonló komplexek számított helyei

Kategória:Enzimek