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| 電子伝達フラビンタンパク質脱水素酵素 | |||||||
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 各機能ドメインが異なる色で表示された電子伝達フラビンタンパク質脱水素酵素のリボン図。青い帯は膜領域です。 | |||||||
| 識別子 | |||||||
| シンボル | ETFD | ||||||
| 代替記号 | ETF-QO | ||||||
| NCBI遺伝子 | 2110 | ||||||
| HGNC | 3483 | ||||||
| オミム | 231675 | ||||||
| ＰＤＢ | 2GMH | ||||||
| 参照シーケンス | NM_004453 | ||||||
| ユニプロット | Q16134 | ||||||
| その他のデータ | |||||||
| EC番号 | 1.5.5.1 | ||||||
| 軌跡 | 第4章 q4q32.1 | ||||||
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電子伝達フラビンタンパク質脱水素酵素（ETF脱水素酵素または電子伝達フラビンタンパク質ユビキノン酸化還元酵素、EC 1.5.5.1）は、ミトコンドリアマトリックスの電子伝達フラビンタンパク質からミトコンドリア内膜のユビキノンプールに電子を伝達する酵素です。[1] [2]これは電子伝達系の一部です。この酵素は原核生物と真核生物の両方に存在し、フラビンとFE-Sクラスターを含みます。[3]ヒトでは、 ETFDH遺伝子によってコードされています。ETF脱水素酵素の欠損は、ヒトの遺伝病である多重アシルCoA脱水素酵素欠損症を引き起こします。[4]
関数
ETQ-QOは脂肪酸と一部のアミノ酸の酸化をミトコンドリアの酸化リン酸化に結び付けます。具体的には、電子伝達フラボプロテイン（ETF）からユビキノンへの電子伝達を触媒し、ユビキノールに還元します。伝達反応の全体的な流れは次のとおりです。[5]
アシル-CoA →アシル-CoA デヒドロゲナーゼ→ ETF → ETF-QO → UQ →複合体 III。
触媒反応
ETF-QOによって触媒される全体的な反応は以下の通りである: [6]
ETF-QO(赤) + ユビキノン ↔ ETF-QO(ox) +ユビキノール
酵素活性は、通常、オクタノイルCoAを電子供与体、ユビキノン-1を電子受容体として反応させて分光光度計で測定される。酵素は、 ETFセミキノンの不均化反応によっても測定できる。両反応は以下の通りである。[7] [8]
オクタノイルCoA + Q 1 ↔ Q 1 H 2 + オクタノイルCoA
2 ETF 1- ↔ ETF ox + ETF 2-
構造
ETF-QO は、FAD ドメイン、4Fe4S クラスター ドメイン、および UQ 結合ドメインの 3 つの機能ドメインが近接して詰まった 1 つの構造ドメインで構成されています。[5] FAD は拡張されたコンフォメーションで機能ドメインの奥深くに埋め込まれています。複数の水素結合と正のヘリックス双極子がFAD の酸化還元電位を調整し、アニオン性セミキノン中間体を安定化する可能性があります。4Fe4S クラスターも、クラスターとそのシステイン成分の周囲の広範な水素結合によって安定化されています。ユビキノン結合は、コハク酸 Q 酸化還元酵素などの他の UQ 結合タンパク質とは異なるモードである、深い疎水性結合ポケットを介して実現されます。ETF-QO は膜貫通タンパク質ですが、他の UQ 結合タンパク質とは異なり、膜全体を横断することはありません。[5]
機構
還元の正確なメカニズムは不明ですが、2 つの経路が想定されています。最初の経路は、1 電子還元された ETF から 1 つずつ、より電位の低い FAD 中心に電子を移動するものです。還元された FAD から鉄クラスターに 1 つの電子が移動し、FAD ドメインとクラスター ドメインにそれぞれ 1 つの電子がある 2 電子還元状態になります。次に、結合したユビキノンがユビキノールに還元され、少なくとも一時的に単一還元されたセミユビキノンが形成されます。2 番目の経路は、ETF から鉄クラスターに電子を供与し、2 つの電子中心間で内部遷移が続くことです。平衡後、残りの経路は上記のようになります。[5]
臨床的意義
ETF-QO が欠乏すると、グルタル酸血症 II 型（多重アシル CoA 脱水素酵素欠損症、MADD としても知られる）と呼ばれる疾患を引き起こし、体内に脂肪とタンパク質が不適切に蓄積します。 [9]合併症には、アシドーシスや低血糖が含まれる可能性があり、その他の症状としては、全身衰弱、肝臓腫大、心不全の増加、カルニチン欠乏などがあります。より重篤なケースでは、先天性欠損症や完全な代謝危機が起こります。[10] [11] [12]遺伝的には常染色体劣性疾患であるため、発生はかなり稀です。罹患した患者のほとんどは、FAD ユビキノン界面付近の単一点突然変異の結果です。[13] [14]この疾患のより軽症の形態はリボフラビン療法に反応し、リボフラビン反応性 MADD（RR-MADD）と呼ばれていますが、疾患を引き起こすさまざまな突然変異のため、治療や症状はかなり異なる場合があります。[15] [16]
参照
参考文献
- ^ Ghisla S, Thorpe C (2004年2月). 「アシルCoA脱水素酵素。機構の概要」. European Journal of Biochemistry . 271 (3): 494–508. doi : 10.1046/j.1432-1033.2003.03946.x . PMID 14728676.
- ^ He M、Rutledge SL、Kelly DR、Palmer CA、Murdoch G、Majumder N、Nicholls RD、Pei Z、Watkins PA、Vockley J (2007 年 7 月)。「ミトコンドリア脂肪酸ベータ酸化における新たな遺伝性疾患: ACAD9 欠損」。American Journal of Human Genetics。81 ( 1): 87–103。doi :10.1086 / 519219。PMC 1950923。PMID 17564966。
- ^ Watmough NJ、Frerman FE（2010 年12月）。「電子伝達フラボプロテイン：ユビキノン酸化還元酵素」。Biochimica et Biophysica Acta（BBA）- Bioenergetics。1797 （12）：1910–6。doi ：10.1016 /j.bbabio.2010.10.007。PMID 20937244。
- ^ Vianey-Liaud C、Divry P、Gregersen N 、Mathieu M (1987)。「ミトコンドリア脂肪酸酸化の先天異常」。 遺伝性代謝疾患ジャーナル。10 (Suppl 1): 159–200。doi : 10.1007 /bf01812855。PMID 3119938。S2CID 9771779。
- ^ abcd Zhang J, Frerman FE, Kim JJ (2006年10月). 「電子伝達フラビンタンパク質ユビキノン酸化還元酵素の構造とミトコンドリアユビキノンプールへの電子伝達」.米国科学アカデミー紀要. 103 (44): 16212–7. Bibcode :2006PNAS..10316212Z. doi : 10.1073/pnas.0604567103 . PMC 1637562. PMID 17050691 .
- ^ Ramsay RR 、 Steenkamp DJ、 Husain M (1987 年 2 月)。「電子伝達フラボプロテインと電子伝達フラボプロテイン: ユビキノン酸化還元酵素の反応」。The Biochemical Journal。241 ( 3): 883–92。doi : 10.1042 /bj2410883。PMC 1147643。PMID 3593226。
- ^ Beckmann JD、Frerman FE (1985年7月)。 「電子伝達フラボプロテインと電子伝達フラボプロテインユビキノン酸化還元酵素の反応」。生化学。24 (15): 3922–5。doi :10.1021/bi00336a017。PMID 2996585。
- ^ Watmough NJ、Loehr JP、Drake SK、Frerman FE (1991 年 2 月)。「電子伝達フラボプロテイン:ユビキノン酸化還元酵素におけるトリプトファン蛍光:臭素化擬似基質による蛍光消光」。生化学。30 ( 5 ): 1317–23。doi :10.1021/bi00219a023。PMID 1991113 。
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- ^ Olsen RK、Olpin SE、Andresen BS、Miedzybrodzka ZH、Pourfarzam M、Merinero B、Frerman FE、Beresford MW、Dean JC、Cornelius N、Andersen O、Oldfors A、Holme E、Gregersen N、Turnbull DM、Morris AA (2007 年 8 月)。「リボフラビン応答性多重アシル CoA 脱水素欠損の主な原因としての ETFDH 変異」。Brain。130 ( Pt 8 ) : 2045–54。doi :10.1093/brain/awm135。PMID 17584774 。
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外部リンク
- EC 1.5.5.1 の ENZYME エントリ
- EC 1.5.5.1 の BRENDA エントリ
- ヒトにおけるオンラインメンデル遺伝学（OMIM）：多発性アシルCoA脱水素酵素欠損症、MADD - 231680
