Альтернативная оксидаза - Alternative oxidase

Альтернативная оксидаза, показанная как часть полного электронная транспортная цепь. UQ - это убихинол / убихинон, C есть цитохром с и АОХ представляет собой альтернативную оксидазу.
AOX
Идентификаторы
СимволAOX
PfamPF01786
ИнтерПроIPR002680
OPM суперсемейство357
Белок OPM3w54

В альтернативная оксидаза (AOX) - фермент, входящий в состав электронная транспортная цепь в митохондрии разных организмов.[1][2] Белки, гомологичные митохондриальной оксидазе и родственным ей терминальная оксидаза пластид также были идентифицированы в бактериальный геномы.[3][4]

Оксидаза обеспечивает альтернативный путь для электронов, проходящих через цепь переноса электронов, для восстановления кислорода. Однако, как несколько протон -этапы перекачки обходятся в этом альтернативном пути, активация оксидазы снижает выработку АТФ. Этот фермент был впервые идентифицирован как отдельный путь оксидазы от цитохром с оксидаза поскольку альтернативная оксидаза устойчива к торможение ядом цианид.[5]

Функция

В фунгицид азоксистробин.

Этот метаболический путь приводя к альтернативной оксидазе, отклоняется от цепи переноса электронов, связанной с цитохромом, в убихинон бассейн.[6] Дыхание альтернативным путем вызывает транслокацию протонов только в комплексе 1 (НАДН-дегидрогеназа) и поэтому имеет более низкую АТФ уступить, чем полный путь. Экспрессия альтернативного гена оксидазы AOX находится под влиянием стрессов, таких как холод, активные формы кислорода и инфекция патогенами, а также другие факторы, которые уменьшают поток электронов через цитохромный путь дыхания.[7][8] Хотя польза от этой активности остается неопределенной, она может повышать способность организмов противостоять этим стрессам, поддерживая окисленное состояние вышестоящих компонентов транспорта электронов, тем самым снижая уровень окислительный стресс индуцированные сверх восстановленными электронными носителями.[9]

Как ни странно, форма кровотока у простейших паразитов Trypanosoma brucei, что является причиной сонная болезнь, полностью зависит от альтернативного оксидазного пути клеточного дыхания через его цепь переноса электронов.[10][11] Это главное метаболическое различие между паразитом и его человеком. хозяин сделал Т. brucei альтернативная оксидаза привлекательная мишень для дизайн лекарства.[12][13] Из известных ингибиторов альтернативных оксидаз антибиотик аскофуранон подавляет Т. brucei фермент и лечит инфекцию у мышей.[14][15]

У грибов способность альтернативной оксидазы обходить ингибирование частей цепи переноса электронов может способствовать фунгицид сопротивление. Это видно в стробилурин фунгициды, нацеленные комплекс III, такие как азоксистробин, пикоксистробин и флуоксастробин.[16] Однако, поскольку альтернативный путь генерирует меньше АТФ, эти фунгициды по-прежнему эффективны для предотвращения спора прорастание, так как это энергоемкий процесс.[17]

Устройство и механизм

Альтернативная оксидаза - это интегральный монотопный мембранный белок это тесно связано с внутренняя митохондриальная мембрана из матрица сторона[18] Было предсказано, что фермент будет содержать связанный центр дижелеза на основе консервативного мотива последовательности, состоящего из предложенных лигандов железа, четырех глутамат и два гистидин аминокислотные остатки.[19] В электронный спиновой резонанс исследование Arabidopsis thaliana альтернативная оксидаза AOX1a показала, что фермент содержит двухъядерный Fe (II) / Fe (III) со смешанными валентными мостиками с гидроксомостиком. утюг центр.[20] А каталитический цикл было предложено, что включает этот дижелезный центр и, по крайней мере, один транзиторный белок, производный свободный радикал, который, вероятно, формируется на тирозин остаток.[21]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Макдональд А, Ванлерберге Г (2004). «Разветвленный транспорт митохондрий электронов в Animalia: присутствие альтернативной оксидазы в нескольких типах животных». IUBMB Life. 56 (6): 333–41. Дои:10.1080/1521-6540400000876. PMID  15370881.
  2. ^ Sluse FE, Jarmuszkiewicz W (1998). «Альтернативная оксидаза в разветвленной митохондриальной респираторной сети: обзор структуры, функции, регуляции и роли». Braz. J. Med. Биол. Res. 31 (6): 733–47. Дои:10.1590 / S0100-879X1998000600003. PMID  9698817.
  3. ^ Макдональд А.Е., Амирсадеги С., Ванлерберг Г.К. (2003). «Прокариотические ортологи митохондриальной альтернативной оксидазы и терминальной оксидазы пластид». Завод Мол. Биол. 53 (6): 865–76. Дои:10.1023 / B: PLAN.0000023669.79465.d2. PMID  15082931. S2CID  41525108.
  4. ^ Аттея А., ван Лис Р., ван Хеллемонд Дж. Дж., Тиленс АГ, Мартин В., Хенце К. (2004). «Идентификация прокариотических гомологов указывает на эндосимбиотическое происхождение альтернативных оксидаз митохондрий (AOX) и хлоропластов (PTOX)». Ген. 330: 143–8. Дои:10.1016 / j.gene.2004.01.015. PMID  15087133.
  5. ^ Мур А. Л., Седов Дж. Н. (1991). «Регуляция и природа цианид-устойчивой альтернативной оксидазы митохондрий растений». Биохим. Биофиз. Acta. 1059 (2): 121–40. Дои:10.1016 / S0005-2728 (05) 80197-5. PMID  1883834.
  6. ^ Ющук И.М., Рихтер А.М. (2003). «Альтернативная оксидаза у высших растений» (PDF). Acta Biochim. Pol. 50 (4): 1257–71. Дои:10.18388 / abp.2003_3649. PMID  14740012.
  7. ^ Ванлерберге ГК, Макинтош Л (1997). «Альтернативная оксидаза: от гена к функции». Ежегодный обзор физиологии растений и молекулярной биологии растений. 48: 703–734. Дои:10.1146 / annurev.arplant.48.1.703. PMID  15012279.
  8. ^ Ито Й, Сайшо Д., Наказоно М., Цуцуми Н., Хираи А. (1997). «Уровни транскриптов тандемно расположенных генов альтернативной оксидазы в рисе повышаются при низкой температуре». Ген. 203 (2): 121–9. Дои:10.1016 / S0378-1119 (97) 00502-7. PMID  9426242.
  9. ^ Максвелл Д.П., Ван И, Макинтош Л. (1999). «Альтернативная оксидаза снижает выработку реактивного кислорода митохондриями в клетках растений». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 96 (14): 8271–6. Дои:10.1073 / pnas.96.14.8271. ЧВК  22224. PMID  10393984.
  10. ^ Чаудхури М., Отт Р.Д., Хилл Г.К. (2006). «Альтернативная трипаносомная оксидаза: от молекулы к функции». Тенденции Parasitol. 22 (10): 484–91. Дои:10.1016 / июл.2006.08.007. PMID  16920028.
  11. ^ Кларксон А.Б., Бинен Э.Д., Поллакис Г., Грэди Р.В. (1989). «Дыхание кровеносных форм паразита Trypanosoma brucei brucei зависит от растительной альтернативной оксидазы» (PDF). J. Biol. Chem. 264 (30): 17770–6. PMID  2808350.
  12. ^ Нихей К., Фукай Ю., Кита К. (2002). «Альтернативная оксидаза трипаносомы как мишень химиотерапии». Биохим. Биофиз. Acta. 1587 (2–3): 234–9. Дои:10.1016 / s0925-4439 (02) 00086-8. PMID  12084465.
  13. ^ Грэди Р.В., Бинен Э.Дж., Дик Х.А., Сарич М., Кларксон А.Б. (1993). «N-н-алкил-3,4-дигидроксибензамиды как ингибиторы альтернативной оксидазы трипаносомы: активность in vitro и in vivo» (PDF). Антимикробный. Агенты Chemother. 37 (5): 1082–5. Дои:10.1128 / aac.37.5.1082. ЧВК  187903. PMID  8517695.
  14. ^ Минагава Н., Ябу И, Кита К., Нагаи К., Охта Н., Мегуро К., Сакадзё С., Ёсимото А. (1997). «Антибиотик, аскофуранон, специфически подавляет дыхание и рост in vitro форм Trypanosoma brucei brucei с длинным узким кровотоком». Мол. Biochem. Паразитол. 84 (2): 271–80. Дои:10.1016 / S0166-6851 (96) 02797-1. PMID  9084049.
  15. ^ Ябу Й, Йошида А., Судзуки Т., Нихей К., Кавай К., Минагава Н., Хосокава Т., Нагаи К., Кита К., Охта Н. (2003). «Эффективность аскофуранона в последовательном лечении Trypanosoma brucei brucei у мышей». Паразитол. Int. 52 (2): 155–64. Дои:10.1016 / S1383-5769 (03) 00012-6. PMID  12798927.
  16. ^ Мигес М., Рив С., Вуд П.М., Холломон Д.В. (2004). «Альтернативная оксидаза снижает чувствительность Mycosphaerella graminicola к фунгицидам QOI». Вредитель Манаг. Наука. 60 (1): 3–7. Дои:10.1002 / пс 837. PMID  14727735.
  17. ^ Авила-Адаме С., Кёллер В. (2003). «Влияние альтернативного дыхания и мутаций сайта-мишени на ответы прорастающих конидий Magnaporthe grisea на фунгициды, ингибирующие Qo». Вредитель Манаг. Наука. 59 (3): 303–9. Дои:10.1002 / пс.638. PMID  12639047.
  18. ^ Бертольд Д.А., Стенмарк П. (2003). «Мембраносвязанные белки карбоксилата ди железа». Ежегодный обзор биологии растений. 54: 497–517. Дои:10.1146 / annurev.arplant.54.031902.134915. PMID  14503001.
  19. ^ Бертольд Д.А., Андерссон М.Э., Нордлунд П. (2000). «Новое понимание структуры и функции альтернативной оксидазы». Биохим. Биофиз. Acta. 1460 (2–3): 241–54. Дои:10.1016 / S0005-2728 (00) 00149-3. PMID  11106766.
  20. ^ Бертольд Д.А., Воеводская Н., Стенмарк П., Грэслунд А., Нордлунд П. (2002). «Исследования методом ЭПР митохондриальной альтернативной оксидазы. Доказательства наличия центра дижелезкарбоксилата». J. Biol. Chem. 277 (46): 43608–14. Дои:10.1074 / jbc.M206724200. PMID  12215444.
  21. ^ Affourtit C, Олбери М.С., Крайтон П.Г., Мур А.Л. (2002). «Изучение молекулярной природы альтернативной регуляции оксидазы и катализа». FEBS Lett. 510 (3): 121–6. Дои:10.1016 / S0014-5793 (01) 03261-6. PMID  11801238. S2CID  12175724.

внешняя ссылка