NDH-2 - NDH-2

Ферментативная реакция, катализируемая NDH-2. Жёлтым цветом изображена поверхность белка, находящаяся в мембране (серым цветом).

NDH-2, также известный как НАДН типа II: хинон оксидоредуктаза или же альтернативная НАДН-дегидрогеназа, это фермент (EC: 1.6.99.3), который катализирует перенос электрона от НАДН (донор электронов) к хинон (акцептор электронов), входящий в состав электронная транспортная цепь.[1] NDH-2 являются белок периферической мембраны, функционирующие как димеры in vivo, примерно 45 кДа на субъединицу и один FAD как их кофактор.[2]

NDH-2 являются единственными ферментами с активностью НАДН-дегидрогеназы, экспрессируемой в дыхательной цепи некоторых патогенных организмов (например, Золотистый стафилококк ), и для этого они были предложены в качестве новых мишеней для рационального дизайна лекарств.[3]

Структура

Структура NDH-2, окрашенная доменами

Структура / складка этих белков может быть разделена на три домена: первый динуклеотид-связывающий домен (зеленый на рисунке), второй динуклеотидный связывающий домен (оранжевый на рисунке) и C-концевой домен (синий на рисунке).

Первый домен отвечает за нековалентное связывание FAD, а второй динуклеотидный связывающий домен связывает NADH. Обе эти области структурно организованы в Россманн складки, с характерным мотивом GxGxxG.

Третий домен, С-концевой, отвечает за взаимодействие белок-мембрана. При экспрессии усеченной на С-конце версии NDH-2 наблюдалась внутриклеточная делокализация от мембраны к цитоплазме.[4] Третий домен вместе с частью первого домена также частично отвечает за связывание акцептора электронов (хинона).

В настоящее время существуют кристаллографические структуры для NDH-2 из четырех различных организмов:

Реакция

NAD + в NADH

Ферментативная реакция оксидоредукции, катализируемая NDH-2, может быть описана следующим образом:

НАДН + Q + H+ -----> НАД+ + QH2

(Q - хинон; QH2 - хинол)

В этом случае донором электронов является НАДН, а акцептором электронов - хинон. В зависимости от организма восстановленный хинон изменяется между менахинон, убихинон или же пластохинон. Механизм реакции можно разделить на две полуреакции: 1stHR и 2ndHR.

В 1-м HR 2 электрона и 1 протон от NADH переносятся (одновременно с дополнительным протоном из основной массы) в простетическую группу (FAD), в результате чего возникает ее протонированная форма FADH.2. На этой фазе образуется комплекс фермент-субстрат, характеризующийся появлением "Зарядно-передаточный комплекс На 2stHR хинон связывается, и 2 электрона и один из протонов FAD переносятся на этот второй субстрат (опять же, с дополнительным протоном из основной массы), образуя продукт хинол.

Сейчас принято считать, что общий механизм происходит за счет тройной комплекс (одновременное связывание обоих субстратов с ферментом),[9] вместо ранее предложенного [[: pt: Cin% C3% A9tica enzim% C3% A1tica # Mecanismos ping% E2.80% 93pong | механизм пинг-понга]].

Филогенетическое распространение

Присутствие NDH-2 в организмах, геном которых уже был полностью секвенирован, было изучено компанией Bioinformatics.[10] В этом исследовании NDH-2 были выявлены в 83% случаев. Эукариоты, 60% Бактерии и в 32% Архей. Также было отмечено отсутствие NDH-2 в тип состоит из анаэробные организмы.

Несмотря на то, что он считается отсутствующим (следовательно, рассматривается как мишень для лекарств), в том же исследовании в геноме человека наблюдалось присутствие гена, кодирующего гомолог NDH-2.

Рекомендации

  1. ^ ДО Н.Э. Маррейрос, Ф. Калисто, П.Дж. Кастро, А.М. Дуарте, Ф.В. Сена, А.Ф. Сильва, Ф. Соуза, М. Тейшейра, П.Н. Рефохо, М. Перейра, Изучение мембранных дыхательных цепей, Биохим. Биофиз. Acta - Bioenerg. 1857 (2016) 1039–1067.
  2. ^ Кершер, С., Дрозе, С., Цикерманн, В., и Брандт, У. (2007) Три семейства респираторных НАДН-дегидрогеназ, в биоэнергетике (Шефер, Г. и Пенефски, HS, ред.), Стр. 185 -222, Springer Berlin Heidelberg.
  3. ^ Ф. В. Сена, А. П. Батиста, Т. Катарино, Я. Брито, М. Арчер, М. Фиертлер, Т. Мадл, Э.Дж. Кабрита, М. Pereira, NADH типа II: хиноноксидоредуктаза из Staphylococcus aureus имеет два различных сайта связывания и скорость ее действия ограничивается восстановлением хинона, Mol. Microbiol. 98 (2015) 272–288. DOI: 10,1111 / мми.13120.
  4. ^ Ю. Фэн, В. Ли, Дж. Ли, Дж. Ван, Дж. Ге, Д. Сюй, Ю. Лю, К. Ву, К. Цзэн, Ж.-В. Ву, К. Тянь, Б. Чжоу, М. Ян, Структурное понимание митохондриальной НАДН-дегидрогеназы II типа., Природа. 491 (2012) 478–82. DOI: 10.1038 / природа11541
  5. ^ Sousa, Filipe M .; Sena, Filipa V .; Батиста, Ана П .; Атэйд, Диого; Брито, Хосе А .; Арчер, Маргарида; Oliveira, A. Sofia F .; Soares, Cláudio M .; Катарино, Тереза ​​(октябрь 2017 г.). «Ключевая роль глутамата 172 в механизме НАДН II типа: хиноноксидоредуктаза Staphylococcus aureus». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика. 1858 (10): 823–832. Дои:10.1016 / j.bbabio.2017.08.002. ISSN  0005-2728. PMID  28801048.
  6. ^ Ю. Фэн, В. Ли, Дж. Ли, Дж. Ван, Дж. Ге, Д. Сюй, Ю. Лю, К. Ву, К. Цзэн, Ж.-В. Ву, Ч. Тиан, Б. Чжоу, М. Ян, Структурное понимание митохондриальной НАДН-дегидрогеназы II типа., Природа. 491 (2012) 478–82. DOI: 10.1038 / природа11541
  7. ^ А. Хейкал, Ю. Накатани, Э. Данн, М.Р. Веймар, К.Л. Дэй, Э. Бейкер, Дж. Лотт, Л.А. Сазанов, Г. Кук, Структура бактериальной НАДН-дегидрогеназы II типа: монотопный мембранный белок, играющий важную роль в выработке энергии, Mol Microbiol. 91 (2014) 950–964. DOI: 10,1111 / мми.12507.
  8. ^ Ян, Ицин; Ю, ты; Ли, Сяолу; Ли, Цзин; Ву, Юэ; Ю, Джи; Ге, Цзинпэн; Хуанг, Чжэнхуэй; Цзян, Любин (22.02.2017). «Выявление цели с помощью сокристаллических структур NADH-убихинон оксидоредуктазы Plasmodium falciparum (PfNDH2) с малой молекулой для устранения лекарственной устойчивости малярии». Журнал медицинской химии. 60 (5): 1994–2005. Дои:10.1021 / acs.jmedchem.6b01733. ISSN  0022-2623. PMID  28195463.
  9. ^ Sena, Filipa V .; Батиста, Ана П .; Катарино, Тереза; Брито, Хосе А .; Арчер, Маргарида; Виртлер, Мартин; Мадл, Тобиас; Cabrita, Eurico J .; Перейра, Мануэла М. (30.07.2015). «НАДН типа II: хиноноксидоредуктаза из Staphylococcus aureus имеет два различных сайта связывания и скорость ее действия ограничивается восстановлением хинона». Молекулярная микробиология. 98 (2): 272–288. Дои:10.1111 / мм. 13120. ISSN  0950-382X. PMID  26172206.
  10. ^ ДО Н.Э. Маррейрос, Ф. В. Сена, Ф. Соуза, А.П. Батиста, М. Pereira, NADH типа II: семейство хинон-оксидоредуктаз: филогенетическое распределение, структурное разнообразие и эволюционные расхождения., Environ. Microbiol. 0 (2016). DOI: 10.1111 / 1462-2920.13352.