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シトクロムc (cyt c、c 型シトクロム) は、 1 つまたは 2 つの チオエーテル結合を介してペプチド骨格に共有結合したヘム Cを有するシトクロム、またはヘム含有タンパク質です。 [1]これらの結合はほとんどの場合、特定のCys -XX-Cys- His (CXXCH)結合モチーフの一部であり、ここで X はさまざまなアミノ酸を示します。システイン残基の 2 つのチオエーテル結合がヘムのビニル側鎖に結合し、ヒスチジン残基がヘム鉄の 1 つの軸結合部位を配位します。あまり一般的ではない結合モチーフには、単一のチオエーテル結合[2] 、リシン[3]またはメチオニン[4]が、軸ヒスチジンまたはn>2 のCX n CH 結合モチーフの代わりに含まれる場合があります。 [5]鉄の 2 番目の軸部位は、タンパク質のアミノ酸、[6]基質分子、または水によって配位されます。シトクロムcは幅広い特性を持ち、電子伝達タンパク質として機能したり、酸化還元プロセスを含む化学反応を触媒したりします。 [7]このファミリーの著名なメンバーはミトコンドリアシトクロムcです。
分類
| シトクロムc (クラス I) | |||||||||
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 ロドシュードモナス・ビリディス由来のシトクロムc2の構造（PDB：1CRY ; P00083）。[8] | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | シトクロム_C | ||||||||
| パム | PF00034 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| プロサイト | PDOC00169 | ||||||||
| SCOP2 | 1cry / スコープ / SUPFAM | ||||||||
| OPMスーパーファミリー | 71 | ||||||||
| OPMタンパク質 | 1時間 | ||||||||
| メンブラノーム | 210 | ||||||||
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| シトクロムc (クラス II) | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| シンボル | シトクロム_C_2 | ||||||||
| パム | PF01322 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| プロサイト | PDOC00169 | ||||||||
| SCOP2 | 1cgo / スコープ / SUPFAM | ||||||||
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| 高分子量シトクロム c (クラス III) | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| シンボル | シトクロム_CIII | ||||||||
| パム | PF02085 | ||||||||
| ファム一族 | CL0317 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| SCOP2 | 2cdv / スコープ / SUPFAM | ||||||||
| 医療機器 | cd08168 | ||||||||
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シトクロムcタンパク質は、その大きさ、ヘム基の数、還元電位に基づいて4つのクラスに分類されます。[9]
クラスI
分子量が8～12 kDaでヘム基が1つしかない小さな可溶性シトクロムcタンパク質はクラスIに属します。 [10] [11]これには、ミトコンドリアと細菌の低スピン可溶性cytCが含まれ、ヘム結合部位はN末端側に位置し、6番目のリガンドはC末端側に向かってさらに約40残基離れたメチオニン残基によって提供されます。典型的なクラスIフォールドには5つのαヘリックスが含まれます。配列の類似性に基づいて、クラスI cytCはさらにIAからIEの5つのクラスに細分化されました。クラスIBには、真核生物のミトコンドリアcyt cと、Rhodopila globiformis cyt c 2に代表される原核生物の「短い」cyt c 2が含まれます。クラス IA には、 Rhodospirillum rubrum cyt c 2やAquaspirillum itersonii cyt c 550などの「長い」 cyt c 2が含まれ、これらはクラス IB cyt cと比較していくつかの余分なループを持っています。
リンクされた InterPro エントリは、シトクロムc、c1、c2、c5、c555、c550-c553、c556、c6、cbb3などのモノヘムシトクロム c タンパク質 (クラス II および f 型シトクロムを除く) を表します。ジヘムシトクロム c ( InterPro : IPR018588 ) は、クラス I クラスターとユニーク クラスターを持つタンパク質です。
サブクラス
- シトクロム c、クラス IA/IB InterPro : IPR002327
- シトクロム c、クラス IC InterPro : IPR008168
- シトクロム c、クラス ID InterPro : IPR002324
- シトクロム c、クラス IE InterPro : IPR002323
クラス II
クラス II シトクロムcタンパク質のヘム基は、C 末端結合モチーフに結合している。クラス II c型シトクロムの構造フォールドには、共有結合したヘム基を核とする4 つのα ヘリックス束が含まれている。 [12]クラス II の代表例としては、高スピン シトクロムc ' と、 cyt c 556などのいくつかの低スピン シトクロムcがある。 cyt c ' は、他の高スピンヘムタンパク質よりも速度定数と平衡定数が100 ～ 1,000,000 倍小さいにもかかわらず、CO、NO、CN −などのリガンドと結合することができる。[13]このことは、その比較的低い酸化還元電位と相まって、 cyt c ' が末端酸化酵素である可能性は低い。したがって、 cyt c ' はおそらく電子伝達タンパク質として機能する。[12]多数のcyt c 'の3D構造 が決定されており、タンパク質は通常二量体として存在することを示しています。Chromatium vinosum cyt c 'はリガンド結合時に二量体解離を示します。[14]
クラスIII
低酸化還元電位の共有結合した複数のヘム基を含むタンパク質は、クラス III に含まれます。ヘム C基はすべてビスヒスチジン配位しており、構造的にも機能的にも同等ではなく、0 ～ -400 mV の範囲で異なる酸化還元電位を示します。 [15]このクラスのメンバーには、例えばシトクロムc 7 (トリヘム)、シトクロムc 3 (テトラヘム)、高分子量シトクロムc (Hmc) があり、これらは 16 個のヘム基を含み、ヘム基あたり 30 ～ 40 個の残基しかありません。[16]多数のシトクロムc 3タンパク質の3D構造が決定されています。タンパク質は、4 ～ 5 個のα ヘリックスと 2 個のβ シートで構成され、4 つの非平行ヘムのコンパクトなコアの周りに巻き付いており、溶媒への露出度が比較的高いです。全体的なタンパク質構造、ヘム面の向き、鉄間距離は高度に保存されています。[15]
一例としては、テトラヘムシトクロムcサブユニットを含むロドシュードモナス・ビリディスの光合成反応中心が挙げられる。[17]
クラスIV
アンブラー（1991）によると、フラボシトクロムc（硫化物脱水素酵素）やシトクロムcd1（亜硝酸還元酵素）など、ヘムC以外の補欠分子族を含むシトクロムcタンパク質はクラスIVに属します。 [9]このグループ分けは、ドメイン自体の外観ではなく、ヘムグループの使用方法に関係しているため、このグループに配置されたタンパク質は、バイオインフォマティクスのグループ分けでは他のグループに分散される傾向があります。
生合成
ヘム基の結合はタンパク質生合成とは物理的に分離されている。タンパク質は細胞質と小胞体内で合成されるが、シトクロムcの成熟は原核生物のペリプラズム、ミトコンドリアの膜間腔、または葉緑体のストロマで起こる。生物によって異なるいくつかの生化学的経路が発見されている。 [18]
システムI
シトクロムc成熟（ccm）とも呼ばれ、緑膿菌類、植物ミトコンドリア、一部の原生動物ミトコンドリア、デイノコッカス、古細菌に見られる。[19] Ccmは、ヘム基への電子伝達、アポシトクロムの取り扱い、ヘムのアポシトクロムへの付着に必要な少なくとも8つの膜タンパク質（CcmABCDEFGH）で構成される。CcmA 2 BCDによって形成されるABCトランスポーター様複合体は、ATPを使用してヘム基をCcmEに付着させる。CcmEはヘムをCcmFに輸送し、そこでアポシトクロムへの付着が起こる。アポタンパク質の細胞質からペリプラズムへの輸送は、Sec転座[壊れたアンカー]システムを介して行われる。CcmHは、アポシトクロムを認識し、それをCcmFに向けるシステムによって使用される。
システム II
葉緑体、グラム陽性細菌、シアノバクテリア、および一部のシュードモナス綱のシトクロムc は、シトクロムc合成 (ccs) システムによって生成されます。これは、2 つの膜タンパク質 CcsB と CcsA で構成されています。CcsBA タンパク質複合体は、付着プロセス中にヘム輸送体として機能することが示唆されています。[20] Helicobacter hepaticusなどの一部の生物では、両方のタンパク質が融合した単一のタンパク質として見られます。アポタンパク質の輸送も Sec トランスロコンを介して行われます。
システムIII
真菌、脊椎動物、無脊椎動物のミトコンドリアは、HCCS（ホロシトクロムc合成酵素）またはシトクロムcヘムリアーゼ（CCHL）と呼ばれる単一の酵素を使用してシトクロムcタンパク質を生成します。 [21] [22]このタンパク質は、膜間腔の内膜に付着しています。[23]サッカロミセス・セレビシエなどの一部の生物では、シトクロムcとシトクロムc 1は、それぞれCCHLとCC1HLという別々のヘムリアーゼによって合成されます。[24]ヒトでは、単一のHCCSが両方のシトクロムcタンパク質の生合成に使用されます。[25]
システムIV
シトクロムb6のヘムの付着には4つの膜タンパク質が必要である。システムI-IIIとの大きな違いは、他のシステムと比較してヘムの付着が脂質二重層の反対側で起こることである。[18]
このドメインを含むヒトタンパク質
参考文献
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