Цитохромы c ( цитохромы cyt c , c-типа), цитохромы или гем- содержащие белки , которые имеют гем C, ковалентно связанный с пептидным остовом через одну или две тиоэфирные связи. [1] Эти связи в большинстве случаев являются частью специфического мотива связывания Cys -XX- Cys - His (CXXCH) , где X обозначает другую аминокислоту . Две тиоэфирные связи остатков цистеина связываются с виниловыми боковыми цепями гема, а остаток гистидина координирует один аксиальный сайт связывания гема.железо . Менее распространенные связывающие мотивы могут включать одиночную тиоэфирную связь [2] лизин [3] или метионин [4] вместо аксиального гистидина или связывающий мотив CX n CH с n> 2. [5] Второй осевой участок железа может координироваться аминокислотами белка, [6] молекулами субстрата или водой . Цитохромы c обладают широким спектром свойств и функционируют как белки переноса электронов или катализируют химические реакции с участием окислительно-восстановительных процессов. [7] Видным представителем этого семейства является митохондриальный цитохром c..
Классификация [ править ]
| Цитохром с (класс II) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Атомная структура цитохрома с с необычной лиганд-контролируемой диссоциацией димера с разрешением 1,8 Ангстрема ( PDB : 1BBH ; P00154 ). | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | Цитохром_C_2 | ||||||||
| Pfam | PF01322 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR002321 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00169 | ||||||||
| SCOP2 | 1cgo / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| Высокомолекулярный цитохром c (класс III) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Структура 16-гемового цитохрома c Hmc из Desulfovibrio vulgaris hildenborough ( PDB : 1H29 ; P24092 ). | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | Цитохром_CIII | ||||||||
| Pfam | PF02085 | ||||||||
| Клан пфам | CL0317 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR020942 | ||||||||
| SCOP2 | 2cdv / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| CDD | cd08168 | ||||||||
| |||||||||
Белки цитохрома с можно разделить на четыре класса в зависимости от их размера, количества гемовых групп и потенциалов восстановления: [9]
Класс I [ править ]
Малые растворимые белки цитохрома с с молекулярной массой 8-12 кДа и одной гемовой группой относятся к классу I. [10] [11] Он включает низкоспиновый растворимый cytC митохондрий и бактерий с расположенным сайтом прикрепления гема к N-концу , а шестой лиганд обеспечен остатком метионина примерно на 40 остатков дальше по направлению к C-концу. Типичная складка класса I содержит пять α-спиралей . На основании сходства последовательностей cytC класса I были далее подразделены на пять классов, от IA до IE. Класс IB включает митохондриальный cyt c и эукариот.прокариотический «короткий» cyt c 2, представленный Rhodopila globiformis cyt c 2 ; класс IA включает «длинный» cyt c 2 , такой как Rhodospirillum rubrum cyt c 2 и Aquaspirillum itersonii cyt c 550 , которые имеют несколько дополнительных петель по сравнению с классом IB cyt c .
Связанная запись InterPro представляет белки цитохрома c моногема (за исключением цитохромов класса II и f-типа), такие как цитохромы c, c1, c2, c5, c555, c550-c553, c556, c6 и cbb3 . Цитохром c Dihaem ( InterPro : IPR018588 ) - это белки с кластером класса I и уникальным кластером.
Подклассы [ править ]
- Цитохром c, класс IA / IB InterPro : IPR002327
- Цитохром c, класс IC InterPro : IPR008168
- Цитохром c, идентификатор класса InterPro : IPR002324
- Цитохром c, класс IE InterPro : IPR002323
Класс II [ править ]
Гемовая группа в белках цитохрома с класса II присоединена к С-концевому связывающему мотиву. Структурная складка цитохромов c- типа класса II содержит пучок из четырех α-спиралей с ковалентно присоединенной гемовой группой в его ядре. [12] Представителями класса II являются высокоспиновый цитохром c 'и ряд низкоспиновых цитохромов c , например cyt c 556 . Cyt c 'способны связывать такие лиганды, как CO , NO или CN - , хотя и сконстанты скорости и равновесия в 100–1000000 раз меньше, чем у других высокоспиновых гемепротеинов . [13] Это, в сочетании с его относительно низким окислительно-восстановительным потенциалом, делает маловероятным, что cyt c 'является терминальной оксидазой . Таким образом, cyt c ', вероятно, функционирует как белок- переносчик электронов . [12] Были определены трехмерные структуры ряда cyt c ', которые показывают, что белки обычно существуют в виде димера . В СНготаИит vinosum цит с 'проявляет димера диссоциации присвязывание лиганда . [14]
Класс III [ править ]
Белки, содержащие несколько ковалентно связанных гемовых групп с низким окислительно-восстановительным потенциалом, относятся к классу III. В гема C группы, все - бис-histidinyl скоординированы, являются структурно и функционально неэквивалентных и представляют различные окислительно - восстановительные потенциалы в диапазоне от 0 до -400 мВ. [15] Членами этого класса являются, например, цитохром с 7 (тригема), цитохром с 3 (тетрагема) и высокомолекулярный цитохром с (Hmc), содержащий 16 гемовых групп с 30-40 остатками на гемовую группу. [16] Трехмерные структуры ряда белков cyt c 3. были определены. Белки состоят из 4-5 α-спиралей и 2 β-листов, обернутых вокруг компактного ядра из четырех непараллельных гемов, которые представляют собой относительно высокую степень воздействия растворителя . Общая архитектура белка, ориентация плоскости гема и расстояния железо-железо очень консервативны. [15]
Примером может служить реакционный центр фотосинтезирующих из Rhodopseudomonas Viridis который содержит tetraheme цитохрома с субъединицей. [17]
Класс IV [ править ]
Согласно Ambler (1991), белки цитохрома c, содержащие другие простетические группы, помимо гема C, такие как флавоцитохромы c ( сульфиддегидрогеназа ) и цитохромы cd 1 (нитритредуктаза), относятся к классу IV. [9] Поскольку эта группировка больше связана с тем, как используется группа гема, а не с тем, как выглядят сами домены, белки, помещенные в эту группу, имеют тенденцию быть разбросанными в других в биоинформатических группах.
Биогенез [ править ]
Присоединение гемовой группы физически отделено от биосинтеза белка . Белки синтезируются в цитоплазме и эндоплазматический ретикулуме , в то время как созревание цитохромов с происходит в периплазме из prokaryots , в межмембранном пространстве митохондрий или стромы хлоропластов . Было обнаружено несколько биохимических путей , которые различаются в зависимости от организма. [18]
Система I [ править ]
Также называется созреванием цитохрома c (ccm) и обнаруживается в протеобактериях , митохондриях растений, некоторых митохондриях простейших , дейнококках и архее . [19] Ccm содержит по крайней мере восемь мембранных белков (CcmABCDEFGH), которые необходимы для переноса электронов к гемовой группе, обработки апо-цитохрома и присоединения гема к апо-цитохрому. АВС-переносчик -как комплекс , образованный CCMA 2 BCD придает гема группу к CCME с использованием АТФ. CcmE транспортирует гем в CcmF, где происходит прикрепление к апо-цитохрому. Транспорт апопротеина из цитоплазмы в периплазму происходит через систему транслокации Sec . CcmH используется системой для распознавания апо-цитохрома и направления его в CcmF.
Система II [ править ]
Цитохромы c в хлоропластах , грамположительных бактериях, цианобактериях и некоторых протеобактериях продуцируются системой синтеза цитохрома c (ccs). Он состоит из двух мембранных белков CcsB и CcsA. Было высказано предположение, что белковый комплекс CcsBA действует как переносчик гема в процессе прикрепления. [20] У некоторых организмов, таких как Helicobacter hepaticus, оба белка находятся в виде слитого единственного белка. Транспорт апопротеина также происходит через транслокон Sec.
Система III [ править ]
Грибковые , позвоночных и беспозвоночных митохондрии производят цитохром гр белков с помощью одного фермента под названием HCCS ( holocytochrome с синтазами ) или цитохром с гемом лиазой (CCHL). [21] [22] Белок прикреплен к внутренней мембране межмембранного пространства. [23] У некоторых организмов, таких как Saccharomyces cerevisiae , цитохром с и цитохром с 1 синтезируются отдельными гемлиазами, CCHL и CC1HL соответственно. [24] У Homo sapiensодин HCCS используется для биосинтеза обоих белков цитохрома c . [25]
Система IV [ править ]
Четыре мембранных белка необходимы для прикрепления гема к цитохрому b 6 . Основное отличие от систем I-III состоит в том, что прикрепление гема происходит на противоположной стороне липидного бислоя по сравнению с другими системами. [18]
Белки человека, содержащие этот домен [ править ]
CYCS ; CYC1
Ссылки [ править ]
- ^ "Номенклатурный комитет Международного союза биохимиков (NC-IUB). Номенклатура белков переноса электрона. Рекомендации 1989" . Журнал биологической химии . 267 (1): 665–77. Январь 1992 DOI : 10.1016 / S0021-9258 (18) 48544-4 . PMID 1309757 .
- ^ Аллен JW, Имбирь ML, Фергюсон SJ (ноябрь 2004). «Созревание необычных одноцистеиновых (XXXCH) митохондриальных цитохромов c-типа, обнаруженных в трипаносоматидах, должно происходить посредством нового пути биогенеза» . Биохимический журнал . 383 (Pt. 3): 537–42. DOI : 10.1042 / BJ20040832 . PMC 1133747 . PMID 15500440 .
- ^ Карнизы DJ, Гроув J, Staudenmann W, Джеймс P, Poole RK, White SA, Гриффитс I, Коул JA (апрель 1998). «Вовлечение продуктов генов nrfEFG в ковалентное присоединение гема c к новому мотиву цистеин-лизин в нитритредуктазе цитохрома c552 из Escherichia coli» . Молекулярная микробиология . 28 (1): 205–16. DOI : 10.1046 / j.1365-2958.1998.00792.x . PMID 9593308 . S2CID 23841928 .
- Перейти ↑ Rodrigues ML, Oliveira TF, Pereira IA, Archer M (декабрь 2006 г.). «Рентгеновская структура мембраносвязанной цитохром с хинолдегидрогеназы NrfH выявляет новую координацию гемма» . Журнал EMBO . 25 (24): 5951–60. DOI : 10.1038 / sj.emboj.7601439 . PMC 1698886 . PMID 17139260 .
- Перейти ↑ Hartshorne RS, Kern M, Meyer B, Clarke TA, Karas M, Richardson DJ, Simon J (май 2007). «Специальная гемлиаза необходима для созревания нового бактериального цитохрома с с нетрадиционным ковалентным связыванием с гемом» (PDF) . Молекулярная микробиология . 64 (4): 1049–60. DOI : 10.1111 / j.1365-2958.2007.05712.x . PMID 17501927 . S2CID 20332910 .
- ^ Assfalg M, Bertini I, Dolfi A, турано P, Mauk AG, Россель FI, Серый HB (март 2003). «Структурная модель для щелочной формы феррицитохрома С» (PDF) . Журнал Американского химического общества . 125 (10): 2913–22. DOI : 10.1021 / ja027180s . PMID 12617658 .
- ^ Петтигрю GW, Мур GR (1987). «Функция бактериальных и фотосинтетических цитохромов c» . Цитохромы c: биологические аспекты . Берлин Гейдельберг: Springer. С. 113–229 . DOI : 10.1007 / 978-3-642-72698-9_3 . ISBN 978-3-642-72698-9.
- ^ Мики К., Согабе С., Уно А. и др. (Май 1994 г.). «Применение автоматической процедуры молекулярной замены для анализа кристаллической структуры цитохрома c2 из Rhodopseudomonas viridis» . Acta Crystallogr. D . 50 (Pt 3): 271–5. DOI : 10.1107 / S0907444993013952 . PMID 15299438 .
- ^ a b Ambler RP (май 1991 г.). «Вариабельность последовательности бактериальных цитохромов c». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика . 1058 (1): 42–7. DOI : 10.1016 / S0005-2728 (05) 80266-X . PMID 1646017 .
- ^ Лю J, S Чакраборти, Hosseinzadeh Р, Ю. Y, Тянь S, Петрик я, Bhagi А, Лу Y (апрель 2014). «Металлопротеины, содержащие цитохромные, железосернистые или медные окислительно-восстановительные центры» . Химические обзоры . 114 (8): 4366–469. DOI : 10.1021 / cr400479b . PMC 4002152 . PMID 24758379 .
- ^ Альварес-Пагги Д., Ганнибал Л., Кастро М. А., Овьедо-Роуко С., Демичели В., Тортора В., Томасина Ф, Ради Р., Мургида Д. Х. (ноябрь 2017 г.). «Многофункциональный цитохром c: обучение новым трюкам от старой собаки». Химические обзоры . 117 (21): 13382–13460. DOI : 10.1021 / acs.chemrev.7b00257 . PMID 29027792 .
- ^ а б Мур Г.Р. (май 1991 г.). «Бактериальные цитохромы с 4-альфа-спиральными пучками». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика . 1058 (1): 38–41. DOI : 10.1016 / s0005-2728 (05) 80265-8 . PMID 1646016 .
- ^ Касснер RJ (май 1991). «Лигандсвязывающие свойства цитохромов c ' ». Biochimica et Biophysica Acta . 1058 (1): 8–12. DOI : 10.1016 / s0005-2728 (05) 80257-9 . PMID 1646027 .
- ^ Рен Z, Мейер Т, Макри ДЕ (ноябрь 1993 года). «Атомная структура цитохрома c 'с диссоциацией димера, контролируемой необычным лигандом, с разрешением 1,8 A». Журнал молекулярной биологии . 234 (2): 433–45. DOI : 10.1006 / jmbi.1993.1597 . PMID 8230224 .
- ^ a b Коутиньо И.Б., Ксавье А.В. (1994). «Тетрагемы цитохромов». Методы в энзимологии . 243 : 119–40. DOI : 10.1016 / 0076-6879 (94) 43011-X . ISBN 9780121821449. PMID 7830606 .
- ^ Czjzek М, ElAntak л, Zamboni В, Морелли Х, Dolla А, Guerlesquin Ж, Бруски М (декабрь 2002 г.). «Кристаллическая структура гексадека-гема цитохрома Hmc и структурная модель его комплекса с цитохромом с (3)». Структура . 10 (12): 1677–86. DOI : 10.1016 / s0969-2126 (02) 00909-7 . PMID 12467575 .
- ^ Ланкастер CR, Хант С, Келли Дж, Trumpower Б.Л., Ditchfield R (апрель 2007 г.). «Сравнение конформаций стигмателлина, свободных и связанных с фотосинтетическим реакционным центром и комплексом цитохрома bc1». Журнал молекулярной биологии . 368 (1): 197–208. DOI : 10.1016 / j.jmb.2007.02.013 . PMID 17337272 .
- ^ a b Кранц Р., Ричард-Фогал С, Тейлор Дж. С., Фроули ER (сентябрь 2009 г.). «Биогенез цитохрома c: механизмы ковалентных модификаций и перемещения гема и для окислительно-восстановительного контроля гем-железа» . Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 73 (3): 510–28, Содержание. DOI : 10.1128 / MMBR.00001-09 . PMC 2738134 . PMID 19721088 .
- ^ Stevens JM, Mavridou Д.А., Hamer R, Kritsiligkou P, Годдард AD, Фергюсон SJ (ноябрь 2011). «Система биогенеза цитохрома с I» . Журнал FEBS . 278 (22): 4170–8. DOI : 10.1111 / j.1742-4658.2011.08376.x . PMC 3601427 . PMID 21958041 .
- ↑ Frawley ER, Kranz RG (июнь 2009 г.). «CcsBA - это цитохром с синтетаза, которая также участвует в транспорте гема» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (25): 10201–6. DOI : 10.1073 / pnas.0903132106 . PMC 2700922 . PMID 19509336 .
- ^ Dumont ME, Эрнст JF, Hampsey DM, Шерман F (январь 1987). «Идентификация и последовательность гена, кодирующего цитохром с гемелиазу в дрожжах Saccharomyces cerevisiae» . Журнал EMBO . 6 (1): 235–41. DOI : 10.1002 / j.1460-2075.1987.tb04744.x . PMC 553382 . PMID 3034577 .
- ^ Хамель Р, Corvest В, Giegé Р, Боннар С (январь 2009 г.). «Биохимические требования для созревания митохондриальных цитохромов c-типа». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Исследование молекулярных клеток . 1793 (1): 125–38. DOI : 10.1016 / j.bbamcr.2008.06.017 . PMID 18655808 .
- Перейти ↑ Babbitt SE, Sutherland MC, San Francisco B, Mendez DL, Kranz RG (август 2015). «Биогенез митохондриального цитохрома с: больше не загадка» . Направления биохимических наук . 40 (8): 446–55. DOI : 10.1016 / j.tibs.2015.05.006 . PMC 4509832 . PMID 26073510 .
- Перейти ↑ Steiner H, Zollner A, Haid A, Neupert W, Lill R (сентябрь 1995 г.). «Биогенез митохондриальных гемлиаз у дрожжей. Импорт и сворачивание в межмембранном пространстве» . Журнал биологической химии . 270 (39): 22842–9. DOI : 10.1074 / jbc.270.39.22842 . PMID 7559417 .
- ^ Bernard DG, Gabilly ST, Дюжарден G, S Merchant, Амель PP (декабрь 2003). «Перекрывающиеся особенности митохондриальных цитохромов с и гемлиаз с1» . Журнал биологической химии . 278 (50): 49732–42. DOI : 10.1074 / jbc.M308881200 . PMID 14514677 .
