Struktur, fungsi, inhibitor oksidase Citocroma C

Itu Citocroma C oksidase Ini adalah kompleks protein enzimatik yang dapat melintasi bilayer lipid dari membran sel. Kita terutama terkait dengan membran internal mitokondria, keduanya dalam organisme prokariotik (bakteri), seperti pada eukariota (uniseluler dan multiseluler).

Juga disebut kompleks IV, enzim ini sangat penting dalam fungsi metabolisme aerobik organisme, karena sangat penting dalam rantai transportasi elektron di mana sel membakar gula dan menangkap bagian dari energi yang dilepaskan untuk menyimpan adenosine tryphosphate atau ATP.

Model bola dan palo dari hemo, molekul yang ditemukan dalam struktur kristal sitokrom c oksidase jantung sapi. Diambil dan diedit dari: benjah-bmm27 [domain publik].

Nama sitokrom berarti "pigmen sel". Ini adalah protein darah yang mengangkut elektron. Sitokrom ditemukan oleh Dokter Irlandia Charles Alexander MacMunn pada tahun 1884. MacMunn adalah pelopor dalam menemukan pigmen pernapasan darah, yang disebut hari ini sitokrom 1.

Di 20 -an abad terakhir entomolog dan parasitolog Rusia. Meskipun MacMunn telah menemukan mereka pada tahun 1884, komunitas ilmiah telah melupakan dan bahkan beberapa telah salah paham pekerjaan mereka.

[TOC]

Karakteristik umum

Secara umum, pigmen pernapasan memiliki spektrum yang terlihat khas. Diketahui bahwa setidaknya ada empat kompleks protein membran komprehensif di mana ada 5 jenis sitokrom: a, a3, b, c1 dan c, diklasifikasikan sesuai dengan panjang gelombang dari penyerapan spektral maksimum spektral.

Mereka biasanya ditemukan di membran internal mitokondria. Namun, mereka juga telah diamati dalam retikulum dan kloroplas endoplasma, pada organisme eukariotik dan prokariotik.

Mereka menyajikan kelompok prostetik hemo yang mengandung zat besi (iman). Masing -masing sitokrom yang diketahui bertindak dalam kompleks multienzimatic dalam pengangkutan elektron rantai pernapasan.

Sitokrom memiliki fungsi berpartisipasi dalam reaksi reduksi oksida. Reaksi reduksi, di mana mereka menerima elektron, terjadi secara berbeda untuk setiap jenis sitokrom, dan nilainya ditentukan oleh aliran elektron rantai pernapasan.

-Sitokrom c

Empat jenis sitokrom C diketahui, yang merupakan berikut ini.

Kelas I

Di dalam kelas ini ada sitokrom C larut belokan rendah (lowspin), hadir dalam bakteri dan mitokondria. Mereka adalah octahedral. Situs Hemo Union berada di ujung histidin dan ligan keenam dipasok oleh residu metionin di akhir c.

Dari kelas ini Anda bahkan dapat mengenali beberapa subkelas, yang telah ditentukan struktur tiga dimensi mereka.

Kelas II

Di kelas ini ada cytocrom C dari belokan tinggi (highspin) dan beberapa belokan rendah. Giliran tinggi adalah situs pengikatan yang dekat dengan End-C, dan pada mereka yang berputar rendah ligan keenam tampaknya merupakan residu metionin di dekat ujung N-termus dalam bahasa Inggris). Mereka adalah pentacoordinasi dengan ligan histidin kelima.

Dapat melayani Anda: Kejadian (Biologi)

Kelas III

Kelas ini ditandai dengan sitokrom C dengan beberapa hemo (C3 dan C7) dan reduktor oksida potensial rendah, dengan hanya 30 residu asam amino per hemo. Dalam perwakilan kelas ini, kelompok hemo memiliki struktur dan fungsi yang tidak setara, selain menyajikan potensi redoks yang berbeda. Mereka adalah octahedral.

Kelas IV

Menurut beberapa penulis, kelas ini dibuat hanya untuk memasukkan protein kompleks yang disajikan oleh kelompok prostetik lainnya, serta hemo C, atau flavocytocrome C, antara lain.

Sitokrom c oksidase atau kompleks IV

Sitokrom C oksidase adalah enzim mitokondria yang melakukan fase akhir transportasi elektronik dalam respirasi seluler. Enzim ini mengkatalisasi transportasi elektron dari pengurangan sitokrom C ke oksigen.

Beberapa senyawa kimia seperti sianida, karbon dioksida dan azid. Bentuk lain dari penghambatan kompleks IV adalah mutasi genetik.

Dari sudut pandang evolusi, sitokrom c oksidase hanya ditemukan pada organisme aerobik, dan beberapa kelompok ilmuwan menunjukkan bahwa keberadaan protein ini menunjukkan hubungan evolusi di mana tanaman, jamur dan hewan juga berbagi nenek moyang yang sama.

Struktur

Sitokrom C oksidase membentuk kompleks homodimerik, yaitu, terdiri dari dua monomer serupa dalam membran internal mitokondria. Kompleks enzimatik terdiri dari 3 hingga 4 subunit dalam organisme prokariotik dan hingga maksimum 13 (beberapa menyarankan 14) polipeptida dalam organisme seperti mamalia.

Dalam organisme ini 3 polipeptida berasal dari mitokondria dan sisanya berasal dari nukleus. Setiap monomer memiliki 28 baling -baling transmembran yang memisahkan domain hidrofilik dari matriks membran dan ruang intermembran.

Ini hanya memiliki satu unit katalitik, yang ditemukan di semua enzim yang mengkatalisasi reaksi oksidasi/reduksi, menggunakan oksigen molekuler (oksidase, terutama hemo-cobre). Kompleks ini berisi sitokrom A dan A3 yang disatukan oleh subunit I dan dua pusat tembaga.

Ini menyajikan satu atau beberapa kelompok hemo yang terkait dengan struktur protein di sekitarnya dengan satu atau lebih (umumnya dua) hubungan tioreter. Penulis lain menyarankan bahwa ada kelompok hemo c tunggal yang terkait dengan protein antara cincin porfirin dan dua residu sistein.

Satu -satunya kelompok hemo yang disebutkan di atas, dikelilingi oleh limbah hyodrophobik dan hexacoordininated, menjadi histidin pada posisi 18 dari rantai polipeptida dan metode di 80.

Dapat melayani Anda: sel tanamanSubunit sitokrom c oksidase f. Diambil dan diedit dari: Jawahar Swaminathan dan Staf MSD di European Bioinformatics Institute [Domain Publik]

Fungsi

Citocroma C oksidase adalah protagonis dalam tiga mekanisme fisiologis primer, yang akan kita lihat di bawah.

Apoptosis atau kematian sel terprogram

Apoptosis adalah penghancuran atau kematian sel yang diprogram, disebabkan oleh organisme yang sama dan yang bertujuan untuk mengendalikan pertumbuhan, pengembangan, penghapusan jaringan yang rusak dan regulasi sistem kekebalan tubuh. Dalam proses fisiologis ini, sitokrom C oksidase berpartisipasi sebagai perantara.

Protein ini, yang dilepaskan oleh mitokondria, mengarah ke interaksi dengan retikulum endoplasma, yang menyebabkan sekresi atau pelepasan kalsium. Peningkatan kalsium progresif memicu pelepasan besar -besaran sitokrom C oksidase, sampai dimungkinkan untuk mencapai kadar sitotoksik kalsium.

Kadar kalsium sitotoksik dan pelepasan sitokrom C menyebabkan aktivasi kaskade beberapa enzim, yang bertanggung jawab atas penghancuran sel.

Regenerasi sel atau jaringan

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa ketika sitokrom c oksidase terpapar pada panjang gelombang 670 nanometer, berpartisipasi dalam kompleks fungsional, yang menembus jaringan yang rusak atau terluka dan meningkatkan kecepatan regenerasi sel sel.

Metabolisme energi

Ini mungkin fungsi sitokrom c oksidase paling terkenal dan paling relevan. Justru kompleks oksidase (dari rantai pernapasan) inilah yang bertugas mengumpulkan elektron sitokrom C dan mentransfernya ke molekul oksigen, mengurangi menjadi dua molekul air.

Terhubung dengan proses ini, ada translokasi proton melalui membran, menghasilkan generasi gradien elektrokimia yang digunakan kompleks ATP synthesase untuk menghasilkan atau mensintesis ATP (Adenosín Triffisphyte).

Inhibitor

Citocroma C oksidase dihambat oleh beberapa proses dan senyawa kimia. Cara itu terjadi dapat muncul sebagai cara alami untuk mengatur produksi atau tindakan enzim atau dapat terjadi secara tidak sengaja karena keracunan.

Di hadapan Azid. Ini menyebabkan gangguan dalam proses pernapasan seluler dan karenanya menyebabkan asfiksiasi kimia sel.

Senyawa lain seperti nitrat oksida, hidrogen sulfida, metanol, dan beberapa alkohol yang dimetilasi, juga menyebabkan penghambatan sitokrom C oksidase.

Kekurangan

Sitokrom C oksidase adalah enzim yang dikendalikan oleh gen nukleus dan mitokondria. Ada perubahan genetik atau mutasi yang dapat membawa kekurangan sitokrom C oksidase.

Mutasi ini mengganggu fungsi enzim, karena mereka mengubah struktur enzimatik mereka, membawa serta gangguan metabolisme selama perkembangan embrionik (menurut studi pada manusia), yang kemudian akan mempengaruhi organisme di tahun -tahun pertama kehidupan mereka.

Dapat melayani Anda: sel dendritik: karakteristik, fungsi, tipe

Defisiensi sitokrom c oksidase mempengaruhi jaringan dengan permintaan energi yang tinggi, seperti jantung, hati, otak dan otot. Gejala mutasi ini tercermin sebelum dua tahun kehidupan dan dapat bermanifestasi sebagai kondisi yang kuat atau ringan.

Gejala ringan dapat dilihat bahkan tak lama setelah tahun pertama usia dan biasanya individu dengan mereka hanya memiliki penurunan ketegangan otot (hipotonia) dan atrofi otot (miopati).

Di sisi lain, individu yang memiliki gejala yang lebih kuat dapat memiliki atrofi otot dan ensefalisopati. Kondisi lain yang disebabkan oleh tidak adanya sitokrom C oksidase adalah miokardiopati hipertrofik, peningkatan patologis dalam ukuran hati, sindrom Leight dan asidosis laktat.

Penggunaan dalam filogeni

Filogeni adalah ilmu yang bertanggung jawab atas studi asal, pelatihan dan perkembangan evolusi dari sudut pandang leluhur-penderita, organisme.  Dalam beberapa dekade terakhir, studi filogeni dengan analisis molekuler semakin sering, melemparkan banyak informasi dan menyelesaikan masalah taksonomi.

Dalam hal ini, beberapa studi filogenetik menunjukkan bahwa penggunaan sitokrom C oksidase dapat membantu membangun hubungan evolusioner. Ini karena kompleks protein ini sangat terpelihara dan hadir dalam berbagai macam organisme, mulai dari protista uniseluler, hingga vertebrata besar.

Contohnya, adalah tes yang dilakukan dengan manusia, simpanse (Roti Roti) dan kera rhesus (Mulatta Macaca). Tes semacam itu mengungkapkan bahwa molekul sitokrom c oksidase manusia dan simpanse identik.

Dia juga menunjukkan bahwa molekul sitokrom c oksidase dari rhesus macaque.

Referensi

1. R.P. Ambler (1991). Variasi urutan dalam siklus bakteri C. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetika.
2. Sitokrom c. Pulih dari newworldyclopedia.org.
3. V.Colman, e. Biaya. Chaves, v. Tortora (2015). Peran biologis sitokrom C: Transportasi elektronik mitokondria, kematian sel terprogram dan gain aktivitas AUS. Sejarah Fakultas Kedokteran.
4. Subunit sitokrom c oksidase i. Pulih dari EBI.Ac.Inggris.
5. L. YouFen, hlm. Jeong-oon, d. Jian-Hong & B. Yidong (2007). Sitokrom c subunit oksidase IV sangat penting untuk perakitan dan fungsi pernapasan kompleks enzim. Jurnal Bioenergetika dan Biomembran.
6. Kelompok Gen: Kompleks IV Mitokondria: Subunit Cytochrome C Oxidase (Cox, MT-CO). Pulih dari nama gen.org.
7. DAN.F. Hartree (1973). Penemuan sitokrom. Pendidikan Biokimia.
8. Citocroma c oksidase, kekurangan .. . Pulih dari ivami.com.
9. C.K. Mathews, k.DAN. Van Hold & K.G. Ahern (2002). Biokimimia. Edisi ke -3. Benjamin / Cummings Publishing Company, Inc.