Кіріспе

Ферменттер класы

Кофермент Q: цитохром c оксидоредуктаза, кейде цитохром bc1 кешені, ал кейде III кешен деп аталады, электрондық тасымалдау тізбегіндегі үшінші кешен болып табылады және АТФ-тың биохимиялық генерациясында (окисдеу фосфорилирлеуінде) маңызды рөл атқарады. III кешен – митохондриялық (цитохром b) және ядролық геномдар (барлық басқа да суббөлімдер) кодтайтын көп суббөлімді трансмембраналық ақуыз. III кешен барлық жануарлардың, барлық аэробты эукариоттардың митохондрияларында және көптеген эубактериялардың ішкі мембраналарында кездеседі. III кешендегі мутациялар физикалық жаттығуға төзбеушілікке, сондай-ақ көп жүйелі бұзылыстарға себеп болады. bc1 кешені 11 суббөлімнен тұрады: 3 тыныс алу суббөлімі (цитохром B, цитохром C1, Риске ақуызы), 2 негізгі ақуыз және 6 төмен молекулалық салмақты ақуыз. Убиквинол—цитохром c редуктазасы келесі химиялық реакцияны катализдейді:

QH2 + 2 феррицитохром c → Q + 2 ферроцитохром c + 2 H+

Осы ферменттің екі субстраты – хинол (QH2) және ферри (Fe3+) цитохром c, ал 3 өнімі – хинон (Q), ферро (Fe2+) цитохром c және H+. Бұл фермент оксидоредуктазалар отбасысына жатады, атап айтқанда, цитохромды қабылдаушы ретінде донор ретінде дифенолдар мен оларға ұқсас заттарға әсер ететін ферменттер. Бұл фермент окисдеу фосфорилирлеуіне қатысады. Оның төрт кофакторы бар: цитохром c1, цитохром b 562, цитохром b 566 және Риске типіндегі 2 темірлі ферредоксин.

Кешеннің құрамы

Омыртқалы жануарларда bc1 кешені немесе III кешен 11 құрамдық бөлікten тұрады: 3 тыныс алу құрамдық бөлігі, 2 негізгі ақуыз және 6 төмен молекулалық салмақты ақуыз. Протеобактериялық кешендерде үш құрамдық бөлікке дейін болуы мүмкін.

III кешеннің кіші бірлік құрамы кестесі

Жоқ. Кіші бірлік атауы Адам генінің символы UniProt-тан алынған белок сипаттамасы Pfam отбасы, адам белогымен тыныс алуға қатысты кіші бірліктер 1 MT CYB / Cyt b MT CYB Цитохром b 2 CYC1 / Cyt c1 CYC1 Цитохром c1, гема белок, митохондриялық 3 Rieske / UCR1 UQCRFS1 Цитохром b c1 кешенінің Rieske кіші бірлігі, митохондриялық , негізгі белок кіші бірліктері 4 QCR1 / SU1 UQCRC1 Цитохром b c1 кешенінің 1 кіші бірлігі, митохондриялық , 5 QCR2 / SU2 UQCRC2 Цитохром b c1 кешенінің 2 кіші бірлігі, митохондриялық , төмен молекулалық салмақты белок кіші бірліктері 6 QCR6 / SU6 UQCRH Цитохром b c1 кешенінің 6 кіші бірлігі, митохондриялық 7 QCR7 / SU7 UQCRB Цитохром b c1 кешенінің 7 кіші бірлігі 8 QCR8 / SU8 UQCRQ Цитохром b c1 кешенінің 8 кіші бірлігі 9 QCR9 / SU9 UQCRFS1a (Rieske-нің N ұшы, жеке жазба жоқ) 10 QCR10 / SU10 UQCR10 Цитохром b c1 кешенінің 9 кіші бірлігі 11 QCR11 / SU11 UQCR11 Цитохром b c1 кешенінің 10 кіші бірлігі
a Омыртқалыларда, Rieske белгісінің N ұшынан 8 кДал кешендік өнім (сигналды пептид) кешенде 9 кіші бірлік ретінде сақталады. Осылайша, 10 және 11 кіші бірліктер саңырауқұлақтың QCR9p және QCR10p-на сәйкес келеді.

III кешенінің ингибиторлары

III кешен ингибиторларының үш ерекше тобы бар. Антимицин А Qi сайтына байланысып, III кешендегі электрондардың гема bH-дан тотыққан Q-ға (Qi сайты ингибиторы) ауысуын тежейді. Миксотиазол және стигматиллин Qo сайтына байланысып, электрондардың тотыққан QH2-ден Риске темір-күкірт ақуызына ауысуын тежейді. Миксотиазол мен стигматиллин Qo сайтының ішіндегі бөлек, бірақ біртіндеп жабысатын қуыстарға байланысады. Миксотиазол цитохром bL-ге жақын орналасады (сондықтан "проксимальді" ингибитор деп аталады). Стигматиллин гема bL-ден алыс, ал Риске темір-күкірт ақуызына жақын орналасып, онымен күшті өзара әрекеттеседі. Кейбіреулері фунгицидтер (стробилурин туындылары, ең танымалдары – азоксистробин; QoI ингибиторлары) және құыспа безге қарсы препараттар (атоваквон) ретінде қолданысқа енгізілген. Сонымен қатар, пропилгекседрин цитохром c редуктазасын тежейді.

Қалғандары

Электронның шағын бөлігі IV кешеніне жетпес бұрын электрон тасымалдау тізбегінен шығып кетеді. Электрондардың қышқылға ерте ағып кетуі супероксидтің түзілуіне себеп болады. Бұл, әдеттегідей шағын қосымша реакцияның маңыздылығы – супероксид және басқа да реактивті оттегі түрлерінің жоғары уыттылығы және олардың бірнеше ауруларда, сондай-ақ қартаю процесінде (еркін радикалдардың қартаю теориясы) рөл атқарады деген болжам. Электрон ағып кетуі негізінен Qo орнында жүзеге асады және антимицин А арқылы күшейтіледі. Антимицин А, Qi орнында қайта тотығуларына жол бермей, b гемаларын тотықпаған күйде ұстап тұрады, бұл өз кезегінде Qo жартылай хинонының тұрақты концентрациясын арттырады, ал соңғысы оттегімен әрекеттесіп супероксидті құрайды. Жоғары мембраналық потенциалдың да ұқсас әсер ететіні айтылады. Qo орнында түзілген супероксид митохондриялық матрицаға да, мембранааралық кеңістікке де таралуы мүмкін, содан кейін цитозолға жетеді. Бұл III кешенінің супероксидті мембранадан өте алмайтын О-дан гөрі, мембранадан өте алатын HOO• түріне айналдыру қабілетімен түсіндірілуі мүмкін.

Адам ауруларындағы күрделі III гендердегі мутациялар

III кешенімен байланысты гендердегі мутациялар көбінесе физикалық жаттығуға төзбеушілікке алып келеді. Басқа мутациялар септооптикалық дисплазия және көп жүйелі бұзылыстарға себеп болатыны хабарланған. Дегенмен, III кешенінің дұрыс пісіп-жетілуіне жауапты BCS1L геніндегі мутациялар Бьёрнстад синдромы мен GRACILE синдромын тудыруы мүмкін. Бұл синдромдар нәрестелерде өлімге әкелетін, көп жүйелі және неврологиялық белгілері бар, қатал митохондриялық бұзылыстардың көрінісі болып табылады. Көптеген мутациялардың патогенділігі ашытқы сияқты модельдік жүйелерде расталған. Бұл әртүрлі патологиялардың биоэнергетикалық жетіспеушілікке немесе супероксидтің шамадан тыс өндірілуіне байланысты болу деңгейі қазірге дейін белгісіз.