Cytokromer

Cytokromer är hemproteiner som generellt är membranbundna, innehåller hemgrupper med en central järnatom (Fe) i dess kärna, som en kofaktor. De bidrar till elektrontransportkedjan och redoxkatalys och klassificeras efter typen av hem och dess bindningssätt. Fyra varianter är erkända av Internationella unionen för biokemi och molekylärbiologi (IUBMB), cytokrom a, cytokrom b, cytokrom c och cytokrom d.[1]

Cytokrom c med hem c.

Cytokromfunktionen är kopplad till den reversibla redoxförändringen från järn(II)- till järn(III)- oxidationstillståndet för järnet som finns i hemkärnan.[2] Förutom klassificeringen av IUBMB i fyra cytokromklasser, kan cytokrom o[3] och cytokrom P450 hittas i biokemisk litteratur.

Historik

Cytokromer beskrevs ursprungligen 1884 av Karl Alexander MacMunn som andningspigment (myohematin eller histohematin).[4] På 1920-talet återupptäckte Keilin dessa andningspigment och döpte dem till cytokromer, eller "cellulära pigment".[5] Han klassificerade dessa hemproteiner på basis av positionen för deras lägsta energiabsorptionsband i deras reducerade tillstånd, som cytokrom a (605 nm), b (≈565 nm) och (550 nm). De ultravioletta (UV) till synliga spektroskopiska signaturerna av hemer används fortfarande för att identifiera hemtyp från det reducerade bis-pyridin-ligerade tillståndet, kallad pyridinhemokrommetoden. Inom varje klass, cytokrom a, b eller c, numreras tidiga cytokromer i följd, till exempel cyt c, cyt c1 och cyt c2, med nyare exempel betecknade med deras reducerade R-bandmaximum, till exempel cyt c559.[6]

Struktur och funktion

Hemgruppen är ett mycket konjugerat ringsystem (som gör att dess elektroner kan vara mycket rörliga) som omger en järnjon. Järnet i cytokromer finns vanligtvis i ett ferrous (Fe2+) och ett ferric (Fe3+) tillstånd med ett ferroxo (Fe4+) tillstånd som finns i katalytiska mellanprodukter.[1] Cytokromer är således kapabla att utföra elektronöverföringsreaktioner och katalys genom reduktion eller oxidation av deras hemjärn. Den cellulära placeringen av cytokrom beror på deras funktion. De kan hittas som globulära proteiner och membranproteiner.

I processen med oxidativ fosforylering är ett globulärt cytokrom cc-protein involverat i elektronöverföringen från det membranbundna komplexet III till komplex IV. Komplex III i sig är sammansatt av flera underenheter, varav en är en b-typ cytokrom medan en annan är en c-typ cytokrom. Båda domänerna är involverade i elektronöverföring inom komplexet. Komplex IV innehåller en cytokrom a/a3-domän som överför elektroner och katalyserar reaktionen mellan syre och vatten. Fotosystem II, det första proteinkomplexet i de ljusberoende reaktionerna av syrehaltig fotosyntes, innehåller en cytokrom b-underenhet. Cyklooxygenas 2, ett enzym involverat i inflammation, är ett cytokrom b-protein.

I början av 1960-talet föreslogs en linjär utveckling av cytokromer av Emanuel Margoliash [7] som ledde till hypotesen om molekylklockan. Den till synes konstanta utvecklingshastigheten för cytokromer kan vara ett användbart verktyg för att försöka avgöra när olika organismer kan ha avvikit från en gemensam anfader.[8]

Typer

Flera typer av cytokrom finns och kan särskiljas genom spektroskopi, exakt struktur av hemgruppen, inhibitorkänslighet och reduktionspotential.[9]

Fyra typer av cytokromer kännetecknas av sina protesgrupper:

TypProtesgrupp
Cytokrom ahem A
Cytokrom bhem B
Cytokrom chem C (kovalent bundet hem b)[10]
Cytokrom dheme D (hem B med γ-spirolakton)[11]

Det finns inget "cytokrom e", men cytokrom f, som finns i cytokrom b6f-komplexet hos växter, är ett cytokrom av c-typ.[12]

I mitokondrier och kloroplaster kombineras dessa cytokromer ofta i elektrontransport och relaterade metaboliska vägar:[13]

CytokromerKombination
a och a3Cytokrom c oxidas ("komplex IV") med elektroner som levereras till komplex av lösligt cytokrom c (därav namnet)
b och c1Koenzym Q - cytokrom c reduktas ("komplex III")
b6 och fPlastokinol—plastocyanin reduktas

En distinkt familj av cytokromer är cytokrom P450 -familjen, så uppkallad efter den karakteristiska Soret-toppen som bildas av absorbans av ljus vid våglängder nära 450 nm när hemjärnet reduceras (med natriumditionit) och komplexbildas till kolmonoxid. Dessa enzymer är främst involverade i steroidogenes och avgiftning.[14][9]

Referenser

Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia, Cytochrome, 19 februari 2023.

Noter

  1. ^ [a b] Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry (NC-IUB) (5 januari 1992). ”Nomenclature of electron-transfer proteins. Recommendations 1989” (på engelska). Journal of Biological Chemistry 267 (1): sid. 665–677. doi:10.1016/S0021-9258(18)48544-4. ISSN 0021-9258. PMID 1309757. http://www.jbc.org/content/267/1/665. 
  2. ^ L., Lehninger, Albert (2000). Lehninger Principles of Biochemistry (3rd). New York: Worth Publishers. ISBN 978-1572591530. OCLC 42619569. https://archive.org/details/lehningerprincip01lehn 
  3. ^ Puustinen, A.; Wikström, M. (15 juli 1991). ”The heme groups of cytochrome o from Escherichia coli” (på engelska). Proceedings of the National Academy of Sciences 88 (14): sid. 6122–6126. doi:10.1073/pnas.88.14.6122. ISSN 0027-8424. PMID 2068092. 
  4. ^ Mac Munn, C. A. (1886). ”Researches on Myohaematin and the Histohaematins”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London 177: sid. 267–298. doi:10.1098/rstl.1886.0007. 
  5. ^ Keilin, D. (1 augusti 1925). ”On cytochrome, a respiratory pigment, common to animals, yeast, and higher plants” (på engelska). Proc. R. Soc. Lond. B 98 (690): sid. 312–339. doi:10.1098/rspb.1925.0039. ISSN 0950-1193. 
  6. ^ Reedy, C. J.; Gibney, B. R. (februari 2004). ”Heme protein assemblies”. Chem Rev 104 (2): sid. 617–49. doi:10.1021/cr0206115. PMID 14871137. 
  7. ^ Margoliash, E. (1963). ”Primary Structure and Evolution of Cytochrome C”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 50 (4): sid. 672–679. doi:10.1073/pnas.50.4.672. ISSN 0027-8424. PMID 14077496. 
  8. ^ Kumar, Sudhir (2005). ”Molecular clocks: four decades of evolution”. Nature Reviews. Genetics 6 (8): sid. 654–662. doi:10.1038/nrg1659. ISSN 1471-0056. PMID 16136655. 
  9. ^ [a b] ”Investigation of biological oxidation, oxidative phosphorylation and ATP synthesis. Inhibitor and Uncouplers of oxidative phosphorylation.”. Arkiverad från originalet den 28 juni 2020. https://web.archive.org/web/20200628023730/http://intranet.tdmu.edu.ua/data/kafedra/internal/chemistry/classes_stud/en/med/lik/ptn/2/03.%20Investigation%20of%20biological%20oxidation,%20oxidative%20phosphorylation.htm. Läst 2 februari 2020. 
  10. ^ Cytochrome+c+Group at the US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)..
  11. ^ Murshudov, G.; Grebenko, A.; Barynin, V.; Dauter, Z.; Wilson, K.; Vainshtein, B.; Melik-Adamyan, W.; Bravo, J.; et al. (1996). ”Structure of the heme d of Penicillium vitale and Escherichia coli catalases”. The Journal of Biological Chemistry 271 (15): sid. 8863–8868. doi:10.1074/jbc.271.15.8863. PMID 8621527. 
  12. ^ Bendall, Derek S. (2004). ”The Unfinished Story of Cytochrome f” (på engelska). Photosynthesis Research 80 (1–3): sid. 265–276. doi:10.1023/b:pres.0000030454.23940.f9. ISSN 0166-8595. PMID 16328825. 
  13. ^ Doidge, Norman (2015). The brain's way of healing : remarkable discoveries and recoveries from the frontiers of neuroplasticity. Penguin Group. sid. 173. ISBN 978-0-698-19143-3 
  14. ^ Miller, Walter L.; Gucev, Zoran S. (2014), ”Disorders in the Initial Steps in Steroidogenesis”, Genetic Steroid Disorders (Elsevier): s. 145–164, doi:10.1016/b978-0-12-416006-4.00011-9, ISBN 9780124160064 

Externa länkar

Auktoritetsdata

Media som används på denna webbplats

Cytochrome c.png
structure of horse heart cytochrome c (PDB:1HRC)