Cytochroom-c-reductase

Cytochroom-c-reductase
	Structuur van cytochroom-c-reductase in het mitochondriaal membraan. Actieve centra gekleurd.
Identificatie
EC-nummer	7.1.1.8
CAS-nummer	9027-03-6
Databanken
IntEnz	IntEnz view
BRENDA	BRENDA entry
ExPASy	NiceZyme view
KEGG	KEGG entry
MetaCyc	Stofwisselingsroute
PDB-codes	RCSB PDB, PDBe, PDBj; PDBsum
Portaal	Biologie

Cytochroom-c-reductase (voluit ook co-enzym Q—cytochoom c-oxidoreductase genoemd), beter bekend als Complex III, is een groot eiwitcomplex in de elektronentransportketen van mitochondriën. Het complex is essentieel voor de oxidatieve fosforylering, en komt voor in alle aerobe eukaryoten en vele bacteriën. Het complex katalyseert de reductie van elektronendrager co-enzym Q (ubichinon) en de oxidatie van cytochroom c.

Cytochroom-c-reductase is een van de drie proton-pompende eiwitcomplexen in de ademhalingsketen.^[1] In totaal transporteert het complex vier protonen over het membraan. Het draagt dus in belangrijke mate bij aan het protonengradiënt. Een andere naam voor Complex III is het cytocroom bc₁-complex.

Structuur bewerken

Cytochroom-c-reductase is een groot eiwitcomplex dat in zoogdieren uit twee gelijk gevormde delen bestaat (een dimeer-eiwit).^[2] Elk deel is bij de mens opgebouwd uit 11 subunits. In lagere eukaryoten en bacteriën is het aantal subunits lager: proteobacteriën hebben slechts drie polypeptiden in hun complex.^[3] De functionele kern van Complex III bevat een ijzer-zwavelcluster (een ferredoxine) en drie cytochromen. Cytochromen zijn kleine eiwitten waarin een heemverbinding voorkomt, die gemakkelijk elektronen kan opnemen en afstaan binnen het complex.

Functie en mechanisme bewerken

Het ene elektron van ubichinol (QH₂) gaat via een ijzer-zwavelcluster (FeS) en een heemgroep (c₁) naar cytochroom c. Het andere elektron wordt via cytochroom b terug-gecirculeerd in de ubichinon-pool.

Cytochroom-c-reductase heeft een relatief ingewikkeld katalysemechanisme. De twee elektronen uit ubichinol (gereduceerd ubichinon) gaan niet rechtstreeks over op cytochroom c, maar volgen verschillende routes; een van de elektronen gaat via een heemgroep naar cytochroom c aan het membraanoppervlak. Het andere elektron gaat terug naar een apart gebonden ubichinon-molecuul, dat daarbij één proton opneemt en in een radicaal verandert (ubisemichinon). Vervolgens bindt een tweede ubichinol aan Complex III. Eén elektron gaat wederom naar cytochroom c, de ander wordt geaccepteerd door ubisemichinon, dat als nieuwe ubichinol vrijkomt in het membraan. Door middel van deze redoxcyclus – de zogenaamde Q-cyclus – worden twee extra protonen over het membraan gepompt, vier in totaal.^[4]^[5]

Zuurstofradicalen bewerken

Samen met Complex I is cytochroom-c-reductase een belangrijke bron van reactieve zuurstofradicalen in de cel. Reactieve zuurstofradicalen zijn in de belangstelling gekomen voor hun rol in neurodegeneratieve ziekten en veroudering. Superoxide kan ontstaan op de plek waar ubichinol aan Complex III bindt (de zogenaamde Q₀ site) doordat een O2-molecuul onbedoeld reageert met ubisemichinon. Dit proces wordt versterkt door het gif antimycine A.

Zie ook bewerken

Oxidatieve fosforylering

Bronnen

↑ (en) Alberts et al, p. 767.
↑ (en) Berry EA, Guergova-Kuras M, Huang LS, Crofts AR (2000). Structure and function of cytochrome bc complexes. Annu. Rev. Biochem. 69: 1005–75. PMID 10966481. DOI: 10.1146/annurev.biochem.69.1.1005.
↑ (en) Iwata S, Lee JW, Okada K, Lee JK, Iwata M, Rasmussen B, Link TA, Ramaswamy S, Jap BK (1998). Complete structure of the 11-subunit bovine mitochondrial cytochrome bc1 complex. Science 281 (5373): 64–71. PMID 9651245. DOI: 10.1126/science.281.5373.64.
↑ (en) Trumpower BL (1990). The protonmotive Q cycle. Energy transduction by coupling of proton translocation to electron transfer by the cytochrome bc1 complex. J. Biol. Chem. 265 (20): 11409–12. PMID 2164001. DOI: 10.1016/S0021-9258(19)38410-8.
↑ (en) Hunte C, Palsdottir H, Trumpower BL (2003). Protonmotive pathways and mechanisms in the cytochrome bc1 complex. FEBS Lett. 545 (1): 39–46. PMID 12788490. DOI: 10.1016/S0014-5793(03)00391-0.

Literatuur

(en) Alberts, B. (2015), Molecular Biology of The Cell, 6th edition. Garland Science, New York, "Chapter 14: Energy conversion". ISBN 978-0-8153-4464-3.
(en) Berg, J. (2015), Biochemistry, 8th edition. W. H. Freeman and Company, New York. ISBN 978-1-4641-2610-9.
(en) Campbell, N. (2017), Biology: A Global Approach, 11th edition. Pearson Education, New York, "Cell respiration". ISBN 978-1-292-17043-5.
Schuit, F.C. (2015), Leerboek metabolisme. Bohn Stafleu van Loghum, "Hoofdstuk 5: Oxidatieve fosforylering". ISBN 978-90-368-0619-0.

[1] (en) Alberts et al, p. 767.

[2] (en) Berry EA, Guergova-Kuras M, Huang LS, Crofts AR (2000). Structure and function of cytochrome bc complexes. Annu. Rev. Biochem. 69: 1005–75. PMID 10966481. DOI: 10.1146/annurev.biochem.69.1.1005.

[pmid9651245-3] (en) Iwata S, Lee JW, Okada K, Lee JK, Iwata M, Rasmussen B, Link TA, Ramaswamy S, Jap BK (1998). Complete structure of the 11-subunit bovine mitochondrial cytochrome bc1 complex. Science 281 (5373): 64–71. PMID 9651245. DOI: 10.1126/science.281.5373.64.

[4] (en) Trumpower BL (1990). The protonmotive Q cycle. Energy transduction by coupling of proton translocation to electron transfer by the cytochrome bc1 complex. J. Biol. Chem. 265 (20): 11409–12. PMID 2164001. DOI: 10.1016/S0021-9258(19)38410-8.

[5] (en) Hunte C, Palsdottir H, Trumpower BL (2003). Protonmotive pathways and mechanisms in the cytochrome bc1 complex. FEBS Lett. 545 (1): 39–46. PMID 12788490. DOI: 10.1016/S0014-5793(03)00391-0.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]