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| シトクロムb-c1複合体 | |
|---|---|
 ユビキノンと結合したミトコンドリアシトクロムbc複合体の結晶構造。[1] | |
| 識別子 | |
| シンボル | (該当なし) |
| SCOP2 | 1be3 / スコープ / SUPFAM |
| TCDB | 3.D.3 |
| OPMスーパーファミリー | 92 |
| OPMタンパク質 | 3cx5 |
| メンブラノーム | 258 |
| ユビキノール - シトクロムc還元酵素 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 7.1.1.8 | ||||||||
| CAS番号 | 9027-03-6 | ||||||||
| データベース | |||||||||
| インテンズ | IntEnzビュー | ||||||||
| ブレンダ | BRENDAエントリー | ||||||||
| エクスパス | NiceZyme ビュー | ||||||||
| ケッグ | KEGGエントリー | ||||||||
| メタサイク | 代謝経路 | ||||||||
| プリアモス | プロフィール | ||||||||
| PDB構造 | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| 遺伝子オントロジー | アミゴー / クイックゴー | ||||||||
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コエンザイムQ : シトクロムc – 酸化還元酵素は、シトクロムbc 1複合体、あるいは複合体 IIIとも呼ばれ、電子伝達系( EC 1.10.2.2 )の 3 番目の複合体であり、 ATP の生化学的生成 (酸化的リン酸化)において重要な役割を果たしています。複合体 III は、ミトコンドリア (シトクロム b ) と核ゲノム ( 他のすべてのサブユニット ) の両方によってコードされる、マルチサブユニット膜貫通タンパク質です。複合体 III は、すべての動物とすべての好気性真核生物のミトコンドリア、およびほとんどの細菌の内膜に存在します。複合体 III の変異は、運動不耐性や多臓器障害を引き起こします。bc1複合体には、 3 つの呼吸サブユニット( シトクロム B、シトクロムC1、 リースケタンパク質 )、 2 つのコアタンパク質、および 6 つの低分子量タンパク質の 11 個のサブユニットが含まれています。
ユビキノール-シトクロムc還元酵素は化学反応を触媒する
- QH 2 + 2 フェリシトクロム c Q + 2 フェロシトクロム c + 2 H +
したがって、この酵素の2 つの基質はキノール (QH 2 ) とフェリ (Fe 3+ )シトクロム cであり、3 つの生成物はキノン(Q)、フェロ (Fe 2+ ) シトクロム c、およびH +です。
この酵素は酸化還元酵素のファミリーに属し、具体的にはシトクロムを受容体として、ジフェノールおよび関連物質を供与体として作用する酵素です。この酵素は酸化的リン酸化に関与します。シトクロム c 1、シトクロム b-562、シトクロム b-566 、およびRieske型の2 鉄フェレドキシンの4 つの補因子があります。
命名法
この酵素クラスの体系名は、ユビキノール:フェリシトクロム c 酸化還元酵素です。 よく使われる他の名前には以下のものがあります。
構造
電子伝達系の他の主要なプロトンポンプサブユニットと比較すると、サブユニットの数は少なく、ポリペプチド鎖3つ程度である。この数は増加し、高等動物では11個のサブユニットが見つかる。[2] 3つのサブユニットには補欠分子族がある。シトクロムbサブユニットには2つのb型ヘム（b Lとb H）があり、シトクロムcサブユニットには1つのc型ヘム（c 1 ）があり、リースケ鉄硫黄タンパク質サブユニット（ISP）には2つの鉄と2つの硫黄の鉄硫黄クラスター（2Fe•2S）がある。
複合体IIIの構造: PDB : 1KYO 、PDB : 1L0L
複合体の構成
脊椎動物では、bc 1複合体、または複合体IIIには、3つの呼吸サブユニット、2つのコアタンパク質、6つの低分子量タンパク質の11のサブユニットが含まれています。[3] [4]プロテオバクテリア複合体には、3つのサブユニットしか含まれない場合があります。[5]
複合体IIIのサブユニット構成表
- a脊椎動物では、Rieskeタンパク質のN末端からの8kDaの切断産物（シグナルペプチド）がサブユニット9として複合体内に保持されます。したがって、サブユニット10と11は真菌のQCR9pとQCR10pに対応します。
反応
これは、コエンザイムQ （CoQ）の酸化によるシトクロムcの還元と、それと同時にミトコンドリアマトリックスから膜間空間への 4つのプロトンの排出を触媒します。
- QH 2 + 2 シトクロムc (Fe III ) + 2 H+
で→ Q + 2 シトクロムc (Fe II ) + 4 H+
アウト
Qサイクルと呼ばれるプロセスでは、[6] [7]マトリックス（M）から2つのプロトンが消費され、4つのプロトンが膜間空間（IM）に放出され、2つの電子がシトクロムcに渡されます。
反応メカニズム
複合体 III (シトクロム bc1、コエンザイム Q: シトクロム c 酸化還元酵素) の反応機構は、ユビキノン (「Q」) サイクルとして知られています。このサイクルでは、4 つのプロトンが正の「P」側 (膜間空間) に放出されますが、負の「N」側 (マトリックス) からは 2 つのプロトンのみが取り込まれます。その結果、膜全体にプロトン勾配が形成されます。全体的な反応では、2 つのユビキノールがユビキノンに酸化され、1 つのユビキノンがユビキノールに還元されます。完全な機構では、2 つのシトクロム c 中間体を介して、2 つの電子がユビキノールからユビキノンに伝達されます。
全体：
- 2 x QH 2 が Qに酸化される
- 1 x Q がQH 2に減少
- 2 x Cyt c減少
- 4 x H +が膜間腔に放出される
- 2 x H +マトリックスから取得
反応は以下のステップに従って進行します。
ラウンド1 :
- シトクロム b はユビキノールとユビキノンに結合します。
- 2Fe/2S 中心と B Lヘムはそれぞれ結合したユビキノールから電子を引き抜き、膜間空間に 2 つの陽子を放出します。
- 1 つの電子は 2Fe/2S 中心からシトクロム c 1に転送され、もう 1 つの電子は B Lヘムから B Hヘムに転送されます。
- シトクロム c 1 は電子をシトクロム c (シトクロム c1 と混同しないでください) に渡し、B Hヘムは電子を近くのユビキノンに渡し、結果としてユビセミキノンが形成されます。
- シトクロム c が拡散します。最初のユビキノール (現在はユビキノンに酸化されています) が放出されますが、セミキノンは結合したままになります。
第2ラウンド:
- 2 番目のユビキノールはシトクロム b に結合します。
- 2Fe/2S 中心と B Lヘムはそれぞれ結合したユビキノールから電子を引き抜き、膜間空間に 2 つの陽子を放出します。
- 1 つの電子は 2Fe/2S 中心からシトクロム c 1に転送され、もう 1 つの電子は B Lヘムから B Hヘムに転送されます。
- 次にシトクロム c 1 は電子をシトクロム cに渡し、一方、第 1 ラウンドで生成された近くのセミキノンは B Hヘムから 2 番目の電子とマトリックスから 2 つのプロトンを受け取ります。
- 2番目のユビキノール（現在はユビキノンに酸化されている）は、新たに形成されたユビキノールとともに放出される。[8]
複合体IIIの阻害剤
複合体 III 阻害剤には 3 つの異なるグループがあります。
- アンチマイシン A はQ i部位に結合し、複合体 III 内のヘムb Hから酸化 Q への電子の移動を阻害します(Qi 部位阻害剤)。
- ミクソチアゾールとスティグマテリンはQ o部位に結合し、還元された QH 2から Rieske 鉄硫黄タンパク質への電子の移動を阻害します。ミクソチアゾールとスティグマテリンは、Q o部位内の別個だが重複するポケットに結合します。
- ミクソチアゾールはシトクロム bL に近く結合します (そのため、「近位」阻害剤と呼ばれます)。
- スティグマテリンはヘム bL から遠く離れて、リースケ鉄硫黄タンパク質の近くに結合し、強く相互作用します。
いくつかは殺菌剤（ストロビルリン誘導体、最もよく知られているのはアゾキシストロビン、QoI阻害剤）や抗マラリア剤（アトバコン）として商品化されている。いくつかは殺虫剤（ IRACグループ20）として商品化されている。[9]
またプロピルヘキセドリンはシトクロムc還元酵素を阻害する。[10]
酸素フリーラジカル
電子のごく一部は、複合体 IVに到達する前に電子伝達系から出ていく。酸素への早期の電子漏出は、スーパーオキシドの形成につながる。この軽微な副反応の関連性は、スーパーオキシドおよびその他の活性酸素種が非常に有毒であり、老化（老化のフリーラジカル理論）だけでなく、いくつかの病状に役割を果たしていると考えられていることである。 [11]電子漏出は主に Q o部位で発生し、アンチマイシン Aによって刺激される。アンチマイシン A は、Q i部位での再酸化を防ぐことによってbヘムを還元状態に固定し、次に Q oセミキノンの定常状態濃度を上昇させ、後者の種が酸素と反応してスーパーオキシドを形成する。高膜電位の効果も同様の効果があると考えられている。[12] Qo 部位で生成されたスーパーオキシドは、ミトコンドリアマトリックス[13] [14]と膜間腔の両方に放出され、そこから細胞質に到達する可能性がある。[13] [15]これは、複合体IIIが膜透過性のHOO •としてスーパーオキシドを生成する可能性によって説明できる。膜透過性のHOO •ではなく、膜透過性のO −.
2[14 ]
ヒト遺伝子名
- MT-CYB : mtDNA はシトクロム b をコード化しており、運動不耐性に関連する変異である。
- CYC1 : シトクロム c1
- CYCS : シトクロム c
- UQCRFS1 : リースケ鉄硫黄タンパク質
- UQCRB : ユビキノン結合タンパク質、ミトコンドリア複合体 III 欠損核型 3 に関連する変異
- UQCRH : ヒンジタンパク質
- UQCRC2 : コア 2、ミトコンドリア複合体 III 欠損に関連する変異、核型 5
- UQCRC1 : コア1
- UQCR: 6.4KDサブユニット
- UQCR10 : 7.2KDサブユニット
- TTC19：新たに同定されたサブユニット、複合体III欠損核型2に関連する変異。複合体IIIの機能を妨げるUQCRFS1のN末端フラグメントを除去するのに役立ちます。[16]
ヒト疾患における複合体III遺伝子の変異
複合体III関連遺伝子の変異は、典型的には運動不耐性として現れる。[17] [18]他の変異は、中隔視神経異形成症[19]や多系統障害[20] を引き起こすことが報告されている。しかし、複合体IIIの適切な成熟を担う遺伝子であるBCS1Lの変異は、ビョルンスタッド症候群やGRACILE症候群を引き起こす可能性があり、これらは新生児では重度のミトコンドリア障害に典型的な多系統および神経学的症状を伴う致命的な状態である。いくつかの変異の病原性は、酵母などのモデル系で検証されている。[21]
これらのさまざまな病状が生体エネルギーの欠乏またはスーパーオキシドの過剰生成にどの程度起因するかは、現在のところ不明です。
参照
追加画像
-
等
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参考文献
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さらに読む
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外部リンク
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- シトクロム bc1 複合体部位 (Antony R. Crofts) 2007-09-17 にuiuc.edu のWayback Machineにアーカイブされました
- PROMISE データベース: シトクロム bc1 複合体、archive.today (1999 年 8 月 27 日アーカイブ)、scripps.edu
- Wayback Machineの複合体 III のインタラクティブ分子モデル(2009 年 1 月 12 日アーカイブ) (MDL Chime が必要)
- ミシガン大学膜タンパク質配向 ファミリー/スーパーファミリー-3 - 膜中の bc1 および関連複合体の計算された位置
- 米国国立医学図書館の医学主題標目表(MeSH)にあるコエンザイム + Q-シトクロム c + 還元酵素
- #124000 ミトコンドリア複合体 III 欠損症、核型 1; OMIMの MC3DN1 ; 他のすべてのタイプの複合体 III 欠損症をリストします
