Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Электронно-переносящая флавопротеиндегидрогеназа
F1.medium.gif
Ленточная диаграмма электрон-переносящей флавопротеиндегидрогеназы с каждым функциональным доменом, окрашенным по-разному. Синяя полоса - это область мембраны.
Идентификаторы
СимволETFD
Альт. символыETF-QO
Ген NCBI2110
HGNC3483
OMIM231675
PDB2GMH
RefSeqNM_004453
UniProtQ16134
Прочие данные
Номер ЕС1.5.5.1
LocusChr. 4 q4q32.1
Ищи
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро

Электрон-переносящий флавопротеиндегидрогеназа ( ETF-дегидрогеназа или электрон-переносящий флавопротеин-убихинон оксидоредуктаза , EC 1.5.5.1 ) - это фермент, который переносит электроны от переносящего электрон флавопротеина в матриксе митохондрий в пул убихинона на внутренней мембране митохондрий . [1] [2] Это часть цепи переноса электронов . Фермент обнаружен как у прокариот, так и у эукариот и содержит флавин и кластер FE-S . [3] У людей это кодируетсяГен ETFDH . Дефицит дегидрогеназы ETF вызывает множественный дефицит ацил-КоА дегидрогеназы генетического заболевания человека . [4]

Функция [ править ]

ETQ-QO связывает окисление жирных кислот и некоторых аминокислот с окислительным фосфорилированием в митохондриях. В частности, он катализирует перенос электронов от флавопротеина, переносящего электроны (ETF), на убихинон, восстанавливая его до убихинола. Вся последовательность реакций переноса следующая: [5]

Ацил-КоА → Ацил-КоА дегидрогеназа → ETF → ETF-QO → UQ → Комплекс III .

Катализированная реакция [ править ]

Общая реакция, катализируемая ETF-QO, выглядит следующим образом: [6]

ETF-QO (красный) + убихинон ↔ ETF-QO (ox) + убихинол

Ферментативную активность обычно определяют спектрофотометрически по реакции с октаноил-КоА в качестве донора электронов и убихиноном-1 в качестве акцептора электронов. Фермент также можно анализировать путем диспропорционирования семихинона ETF. Обе реакции приведены ниже: [7] [8]

Октаноил-CoA + Q 1 ↔ Q 1 H 2 + Oct-2-еноил-CoA

2 ETF 1- ↔ ETF ox + ETF 2-

Структура [ править ]

Функциональные области ETF-QO

ETF-QO состоит из одного структурного домена с тремя функциональными доменами, упакованными в непосредственной близости: домен FAD, кластерный домен 4Fe4S и UQ-связывающий домен. [5] FAD находится в расширенной конформации и глубоко скрыт в своей функциональной области. Множественные водородные связи и диполь с положительной спиралью модулируют окислительно-восстановительный потенциал FAD и, возможно, могут стабилизировать анионный семихиноновый промежуточный продукт. Кластер 4Fe4S также стабилизируется обширными водородными связями вокруг кластера и его цистеиновых компонентов. Связывание убихинона достигается за счет глубокого гидрофобного связывающего кармана, который отличается от других UQ-связывающих белков, таких как сукцинат-Q-оксидоредуктаза.. Хотя ETF-QO является интегральным мембранным белком, он не проходит через всю мембрану, в отличие от других UQ-связывающих белков. [5]

Механизм [ править ]

Точный механизм снижения неизвестен, хотя есть два предполагаемых пути. Первый путь - это передача электронов от одноэлектронно восстановленного ETF по одному к центру FAD с более низким потенциалом. Один электрон передается от восстановленного FAD к кластеру железа, что приводит к двухэлектронному восстановленному состоянию с одним электроном в каждом домене FAD и кластера. Затем связанный убихинон восстанавливается до убихинола, по крайней мере временно, с образованием однократно восстановленного семиубихинона. Второй путь включает передачу электронов от ETF кластеру железа с последующими внутренними переходами между двумя электронными центрами. После уравновешивания остальная часть пути проходит, как указано выше. [5]

Клиническое значение [ править ]

Дефицит ETF-QO приводит к нарушению, известному как глутаровая ацидемия типа II (также известному как MADD для множественного дефицита ацил-КоА-дегидрогеназы), при котором происходит неправильное накопление жиров и белков в организме. [9] Осложнения могут включать ацидоз или гипогликемию с другими симптомами, такими как общая слабость, увеличение печени, усиление сердечной недостаточности и дефицит карнитина . Более тяжелые случаи связаны с врожденными дефектами и полным метаболическим кризисом. [10] [11] [12] Генетически это аутосомно-рецессивное заболевание, что делает его появление довольно редким. Большинство пораженных пациентов являются результатом одноточечных мутаций в области интерфейса убихинона FAD.[13] [14] Более легкие формы расстройства реагируют натерапию рибофлавином и называются MADD, реагирующим на рибофлавин (RR-MADD), хотя из-за различных мутаций, вызывающих лечение заболевания, и симптомы могут значительно различаться. [15] [16]

См. Также [ править ]

  • Окислительного фосфорилирования
  • Электронная транспортная цепь
  • Микробный метаболизм
  • Метаболизм

Ссылки [ править ]

  1. ^ Ghisla S, Thorpe C (февраль 2004). «Ацил-КоА дегидрогеназы. Механистический обзор» . Европейский журнал биохимии / FEBS . 271 (3): 494–508. DOI : 10.1046 / j.1432-1033.2003.03946.x . PMID  14728676 .
  2. ↑ He M, Rutledge SL, Kelly DR, Palmer CA, Murdoch G, Majumder N, Nicholls RD, Pei Z, Watkins PA, Vockley J (июль 2007 г.). «Новое генетическое нарушение бета-окисления митохондриальных жирных кислот: дефицит ACAD9» . Американский журнал генетики человека . 81 (1): 87–103. DOI : 10.1086 / 519219 . PMC 1950923 . PMID 17564966 .  
  3. ^ Watmough NJ, Frerman FE (декабрь 2010). «Флавопротеин электронного переноса: убихинон оксидоредуктазы» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика . 1797 (12): 1910–6. DOI : 10.1016 / j.bbabio.2010.10.007 . PMID 20937244 . 
  4. ^ Vianey-Liaud С, Divry Р, Грегерсен Н, Матье М (1987). «Врожденные ошибки митохондриального окисления жирных кислот». Журнал наследственных метаболических заболеваний . 10 Дополнение 1: 159–200. DOI : 10.1007 / bf01812855 . PMID 3119938 . S2CID 9771779 .  
  5. ^ а б в г Чжан Дж., Фрерман Ф. Э., Ким Дж. Дж. (октябрь 2006 г.). «Структура переноса электронов флавопротеин-убихинон оксидоредуктазы и перенос электронов в митохондриальный пул убихинона» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (44): 16212–7. DOI : 10.1073 / pnas.0604567103 . PMC 1637562 . PMID 17050691 .  
  6. ↑ Ramsay RR, Steenkamp DJ, Husain M (февраль 1987 г.). «Реакции флавопротеина с переносом электрона и флавопротеина с переносом электрона: убихинон оксидоредуктаза» . Биохимический журнал . 241 (3): 883–92. DOI : 10.1042 / bj2410883 . PMC 1147643 . PMID 3593226 .  
  7. ^ Beckmann JD, Frerman FE (июль 1985). «Реакция флавопротеина с переносом электрона и флавопротеин-убихинон оксидоредуктаза с переносом электрона». Биохимия . 24 (15): 3922–5. DOI : 10.1021 / bi00336a017 . PMID 2996585 . 
  8. ^ Watmough штат Нью - Джерси, Лоер JP, Дрейк СК, Frerman ИП (февраль 1991). «Флуоресценция триптофана в флавопротеине с электронным переносом: убихинон оксидоредуктаза: тушение флуоресценции бромированным псевдосубстратом». Биохимия . 30 (5): 1317–23. DOI : 10.1021 / bi00219a023 . PMID 1991113 . 
  9. ^ Frerman, FE; Гудман, SI (1985). «Дефицит флавопротеина переноса электронов или флавопротеина переноса электронов: убихиноноксидоредуктаза в фибробластах глутаровой ацидемии II типа» . Труды Национальной академии наук . 82 (13): 4517–4520. DOI : 10.1073 / pnas.82.13.4517 . PMC 391133 . PMID 2989828 .  
  10. ^ Galloway JH, Картрайт IJ, Bennett MJ (март 1987). «Аномальный липидный состав миокарда у младенца с глутаровой ацидурией II типа». Журнал липидных исследований . 28 (3): 279–84. PMID 3572253 . 
  11. ^ Singla M, Гузман G, Griffin AJ, Бхарати S (март 2008). «Кардиомиопатия при недостаточности множественной ацил-КоА дегидрогеназы: клинико-патологическая корреляция и обзор литературы». Детская кардиология . 29 (2): 446–51. DOI : 10.1007 / s00246-007-9119-6 . PMID 17912479 . S2CID 370626 .  
  12. ^ Тернбулл Д.М., Бартлетта К, Eyre JA, Гарднер-Медуин D, Джонсон М., Фишер Дж, штат Нью - Джерси Watmough (октябрь 1988 г.). «Миопатия накопления липидов из-за глутаровой ацидурии типа II: лечение потенциально фатальной миопатии». Медицина развития и детская неврология . 30 (5): 667–72. DOI : 10.1111 / j.1469-8749.1988.tb04806.x . PMID 3229565 . S2CID 33989343 .  
  13. ^ Лян WC, Ohkuma A, Hayashi Ю.К., Лопез LC, Хирано M, Nonaka I, Ногучи S, Chen LH, Jong YJ, Нисино I (март 2009). «Мутации ETFDH, уровни CoQ10 и активность дыхательной цепи у пациентов с дефицитом множественной ацил-КоА-дегидрогеназы, чувствительной к рибофлавину». Нервно-мышечные расстройства . 19 (3): 212–6. DOI : 10.1016 / j.nmd.2009.01.008 . PMID 19249206 . S2CID 28328495 .  
  14. ^ Goodman SI, Binard RJ, Woontner MR, Frerman FE (2002). «Глутаровая ацидемия типа II: структура гена и мутации гена флавопротеина переноса электронов: убихинон оксидоредуктазы (ETF: QO)». Молекулярная генетика и метаболизм . 77 (1–2): 86–90. DOI : 10.1016 / S1096-7192 (02) 00138-5 . PMID 12359134 . 
  15. ^ Olsen RK, Olpin SE, Андресен 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 (август 2007). «Мутации ETFDH как основная причина дефицита множественного дегидрирования ацил-КоА, чувствительного к рибофлавину» . Мозг . 130 (Pt 8): 2045–54. DOI : 10,1093 / мозг / awm135 . PMID 17584774 . 
  16. ^ Rhead Вт, Roettger В, Маршалл Т, Amendt Б (февраль 1993). «Множественное нарушение дегидрирования ацил-кофермента А, реагирующее на рибофлавин: окисление субстрата, метаболизм флавина и активность флавоэнзима в фибробластах» . Педиатрические исследования . 33 (2): 129–35. DOI : 10.1203 / 00006450-199302000-00008 . PMID 8433888 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Запись ENZYME в EC 1.5.5.1
  • Запись BRENDA на EC 1.5.5.1
  • Онлайн-менделевское наследование у человека (OMIM): МНОЖЕСТВЕННЫЙ ДЕФИЦИТ ДЕГИДРОГЕНАЗЫ АЦИЛ-КоА; MADD - 231680