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| 代替酸化酵素 | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| シンボル | AOX | ||||||||
| パム | PF01786 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| OPMスーパーファミリー | 357 | ||||||||
| OPMタンパク質 | 3w54 | ||||||||
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| プラスチド末端酸化酵素および細菌の AOX にも一致します。 | |||||||||
代替酸化酵素（AOX ）は、さまざまな生物のミトコンドリア内の電子伝達系の一部を形成する酵素です。 [1] [2]ミトコンドリア酸化酵素および関連するプラスチド末端酸化酵素と相同性のあるタンパク質も細菌ゲノムで同定されています。[3] [4]
酸化酵素は、電子が電子伝達系を通過して酸素を還元するための代替経路を提供します。しかし、この代替経路ではいくつかのプロトンポンプ段階がバイパスされるため、酸化酵素の活性化によりATP生成が減少します。この酵素は、代替酸化酵素が毒物であるシアン化物による阻害に耐性があるため、シトクロムc酸化酵素とは異なる酸化酵素経路として最初に特定されました。[5]
関数
代替酸化酵素に至るこの代謝経路は、ユビキノンプールでシトクロム結合電子伝達鎖から分岐する。[6]代替経路呼吸は複合体 1 (NADH 脱水素酵素) でのみプロトン転座を生成するため、全経路よりもATP収量が低くなる。代替酸化酵素遺伝子AOXの発現は、寒さ、活性酸素種、病原体による感染などのストレスや、呼吸のシトクロム経路を通る電子の流れを低下させるその他の要因によって影響を受ける。[7] [8]この活性によってもたらされる利点は不明であるが、上流の電子伝達成分の酸化状態を維持することで生物のストレス抵抗力を高め、過剰還元された電子キャリアによって引き起こされる酸化ストレスのレベルを低下させる可能性がある。 [9]
珍しいことに、睡眠病の原因となる原生動物寄生虫トリパノソーマ・ブルーセイの血流型は、電子伝達系を介した細胞呼吸の代替酸化酵素経路に完全に依存している。[10] [11]この寄生虫とヒト宿主との間の大きな代謝の違いにより、 T. brucei代替酸化酵素は薬剤設計の魅力的なターゲットとなっている。[12] [13]代替酸化酵素の既知の阻害剤のうち、抗生物質アスコフラノンはT. brucei酵素を阻害し、マウスの感染症を治癒する。[14] [15]
真菌では、代替酸化酵素が電子伝達系の一部の阻害を回避する能力が、殺菌剤耐性に寄与している可能性がある。これは、アゾキシストロビン、ピコキシストロビン、フルオキサストロビンなど、複合体IIIを標的とするストロビルリン系殺菌剤に見られる。[16]しかし、代替経路で生成されるATPが少ないにもかかわらず、これらの殺菌剤は胞子の発芽を阻止するのに依然として効果的である。これは、胞子の発芽がエネルギー集約的なプロセスであるためである。[17]
構造とメカニズム
代替酸化酵素は、マトリックス側からミトコンドリア内膜にしっかりと結合した一体型モノトピック膜タンパク質です[18]この酵素は、提案された鉄リガンド、4つのグルタミン酸および2つのヒスチジンアミノ酸残基からなる保存された配列モチーフに基づいて、結合した二鉄中心を含むと予測されています。[19]シロイヌナズナ代替酸化酵素AOX1aの電子スピン共鳴研究では、酵素がヒドロキソ架橋混合価Fe(II)/Fe(III)二核鉄中心を含むことが示されました。[20]この二鉄中心と、おそらくチロシン残基上に形成される少なくとも1つの一時的なタンパク質由来のフリーラジカルを含む触媒サイクルが提案されています。[21]
参照
参考文献
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- ^ Sluse FE、Jarmuszkiewicz W (1998)。「分岐ミトコンドリア呼吸ネットワークにおける代替酸化酵素：構造、機能、調節、役割の概要」。Braz . J. Med. Biol. Res . 31 (6): 733–47. doi : 10.1590/S0100-879X1998000600003 . PMID 9698817。
- ^ McDonald AE、Amirsadeghi S、Vanlerberghe GC (2003)。「ミトコンドリアオルタナティブオキシダーゼとプラスチド末端オキシダーゼの原核生物オルソログ」。Plant Mol. Biol . 53 (6): 865–76. doi :10.1023/B:PLAN.0000023669.79465.d2. PMID 15082931. S2CID 41525108.
- ^ Atteia A、van Lis R、van Hellemond JJ、Tielens AG、Martin W、Henze K (2004)。「原核生物ホモログの同定により、ミトコンドリアの代替酸化酵素 (AOX) と葉緑体の代替酸化酵素 (PTOX) が共生起源であることが示唆される」。Gene . 330 : 143–8. doi :10.1016/j.gene.2004.01.015. PMID 15087133。
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外部リンク
- 電子伝達タンパク質
- 代替酸化酵素に関するInterProエントリ
- 米国国立医学図書館の医学主題標目表(MeSH)の alternative+oxidase
- 代替呼吸法ルート研究入門バーチャルコースセミナー