Struktur, Fungsi, Peraturan, Penyakit Succinato Dehydrogenase

SUccinato dehydrogenase (Sdh), juga dikenali sebagai kompleks II rantaian pengangkutan elektron, ia adalah kompleks protein mitokondria dengan aktiviti enzimatik yang berfungsi dalam kitaran Krebs dan dalam rantai penghantar elektron (pernafasan sel).

Ia adalah enzim yang terdapat di semua sel aerobik. Dalam eukariot, ia adalah kompleks yang rapat dengan membran mitokondria dalaman, sementara dalam prokariota ia terdapat dalam membran plasma.

Skim umum kompleks mitokondria succinate dehydrogenase (sumber: diri saya, berdasarkan vektorisasi fvasconcellos. / Domain awam, melalui Wikimedia Commons)

Dehydrogenase Succinate Kompleks, yang ditemui sekitar tahun 1910 dan disucikan untuk kali pertama pada tahun 1954 oleh Singer dan Kearney, telah dikaji secara meluas kerana beberapa sebab:

- Ia berfungsi dalam kitaran Krebs (kitaran asid sitrik atau kitaran asid tricarboxylic) dan dalam rantaian pengangkutan elektron (memangkinkan pengoksidaan succinate ke fumarate)

- Kegiatannya dikawal oleh pengaktif dan inhibitor yang berlainan dan

- Ia adalah kompleks yang berkaitan dengan: besi yang tidak dikaitkan dengan kumpulan hemo, labyl sulfur dan dyucleotides flavina adenina (fad)

Ia dikodkan oleh genom nuklear dan telah terbukti bahawa mutasi dalam empat gen yang memodifikasi setiap subunitnya (A, B, C dan D) mengakibatkan pelbagai gambar klinikal, iaitu, mereka boleh menjadi agak negatif dari titik pandangan integriti fizikal manusia.

[TOC]

Struktur

Kompleks enzim succinate dehydrogenase dibentuk oleh empat subunit (heterotarámero) yang dikodkan oleh genom nuklear, jadi ia adalah satu -satunya kompleks fosforilasi oksidatif dalam rantai penghantar elektron yang tidak mempunyai subunit yang dikodkan oleh genom mitokondria.

Di samping itu, kompleks ini adalah satu -satunya yang tidak mengepam proton melalui membran mitokondria dalaman semasa tindakan pemangkinnya.

Menurut kajian berdasarkan kompleks enzimatik sel -sel jantung babi, dehidrogenase succinate kompleks terdiri daripada:

- "kepala" Hidrofilik yang meluas dari membran mitokondria dalaman ke matriks mitokondria dan

- "garis" Hidrofobik yang tertanam dalam membran mitokondria dalaman dan yang mempunyai segmen kecil yang diproyeksikan ke arah ruang intermembran larut mitokondria

Struktur Dehydrogenase Succinate Kompleks (Sumber: Zephyris di Bahasa Inggeris Wikipedia/CC By-SA (http: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/) melalui Wikimedia Commons)

Struktur bahagian hidrofilik

Kepala hidrofilik terdiri daripada SDHA (70 kDa) dan SDHB (27 kDa) (SDH1 dan SDH2 dalam ragi) dan ini terdiri daripada pusat pemangkin kompleks.

SDHA dan SDHB subunit mengandungi cofactor redoks yang mengambil bahagian dalam pemindahan elektron ke ubiquinone (Coenzyme Q10, molekul yang mengangkut elektron antara kompleks pernafasan I, II dan III).

Subunit SDHA mempunyai fad cofactor (koenzim yang mengambil bahagian dalam tindak balas pengurangan oksida) bersama-sama dengan strukturnya, hanya di tapak persimpangan untuk succinate (substrat utama enzim).

Subunit SDHB mempunyai 3 pusat gula besi (FE-S) yang menengahi pemindahan elektron ke ubiquinone. Salah satu pusat, 2Fe-2s, terletak berhampiran tapak fad subunit SDHA dan yang lain (4Fe-4s dan 3Fe-4s) bersebelahan dengan yang pertama.

Boleh melayani anda: Phylogeny

Harus diingat bahawa kajian struktur menunjukkan bahawa subunit SDHB membentuk antara muka antara domain pemangkin hidrofilik dan domain "sauh" ke membran (hidrofobik) kompleks.

Struktur bahagian hidrofobik

Domain membranal kompleks, seperti yang dinyatakan, terdiri daripada SDHC (15 kDa) dan SDHD (12-13 kDa) (SDH3 dan SDH4 dalam ragi), yang merupakan protein membran yang komprehensif, masing-masing, dengan 3 kipas transmembranal.

Domain ini mengandungi bahagian hemo b bergabung dalam antara muka antara subunit SDHC dan SDHD, di mana setiap dua ligan histidin yang menyimpannya bersama.

Di enzim ini dua tapak kesatuan untuk ubiquinona telah dikesan: salah satu pertalian hebat dan salah satu pertalian yang rendah.

Tapak Affinity Tinggi, yang dikenali sebagai Qp (P oleh proksimal) Ia bersesuaian dengan matriks mitokondria dan dibentuk oleh residu asid amino tertentu yang terletak di subunit SDHB, SDHC dan SDHD.

Tapak Affinity Rendah, juga dipanggil Qd (D oleh distal) Ia adalah, di bahagian membran mitokondria dalaman di mana kompleks dimasukkan, lebih dekat dengan ruang intermembran, iaitu, lebih jauh dari matriks organelle.

Bersama -sama, kompleks total mempunyai berat molekul hampir 200 kDa dan telah ditentukan bahawa ia mempunyai nisbah 4.2-5.0 nanomol flavin per miligram protein dan 2-4 g besi untuk setiap mol flavina.

Fungsi

Dehydrogenase kompleks succinate enzimatik memenuhi fungsi penting dalam mitokondria, kerana tidak hanya mengambil bahagian dalam kitaran Krebs (di mana ia mengambil bahagian dalam kemerosotan asetil -CoA), tetapi juga sebahagian daripada rantai pernafasan, asas untuk pengeluaran tenaga ATP -dihala.

Dalam erti kata lain, ia adalah enzim utama untuk metabolisme perantara dan pengeluaran aerobik ATP.

- Ia bertanggungjawab untuk pengoksidaan succinate untuk fumarate dalam kitaran asid sitrik

- Ia memakan kompleks III rantai penghantar elektron dengan elektron yang diperolehi daripada pengoksidaan succinate, yang membantu mengurangkan oksigen dan membentuk air

- Pengangkutan elektron menghasilkan kecerunan elektrokimia melalui membran mitokondria dalaman, yang nikmat sintesis ATP

Sebagai alternatif, elektron boleh digunakan untuk mengurangkan molekul dari ubiquinonas "kolam", menghasilkan pengurangan yang diperlukan untuk mengurangkan anion superoxide yang berasal dari rantai pernafasan yang sama atau yang berasal dari sumber eksogen.

Degidrogenasa Kompleks Succinate (Sumber: Johnhfst / Domain Awam, melalui Wikimedia Commons)

Bagaimana ia bertindak?

Subunit A dari kompleks (yang kovalen dikaitkan dengan koenzim FAD) menyertai substrat, fumarate dan succinate, serta pengawal selia fisiologinya, oxalacetate (inhibitor kompetitif) dan ATP.

ATP menggantikan kesatuan antara oxalacetate dan kompleks SDH dan, kemudian, elektron yang "masa lalu" dari succinate ke subunit SDHA dipindahkan ke kumpulan besi dan atom sulfur yang terdapat di subunit SDHB dengan cara fad coenzyme.

Boleh melayani anda: myosin: ciri, struktur, jenis dan fungsi

Dari subunit B, elektron ini mencapai tapak hemo b subunit SDHC dan SDHD, dari mana mereka "dihantar" ke koenzim Quinonas melalui laman web mereka ke Quinonas.

Aliran elektronik dari succinate melalui pengangkut ini dan bahkan penerima akhir, yang merupakan oksigen, ditambah pula dengan sintesis 1.5 molekul ATP untuk setiap tork elektronik melalui fosforilasi rantai pernafasan.

Kecacatan Inzima

Telah dilaporkan bahawa mutasi dalam gen yang mengkodekan untuk subunit A dari dehidrogenase succinate kompleks boleh menyebabkan encephalopathies semasa zaman kanak -kanak, sementara mutasi dalam gen yang mengekod subunit b, c dan d telah dikaitkan dengan pembentukan tumor.

Peraturan

Aktiviti dehidrogenase succinate kompleks dapat dikawal oleh pengubahsuaian post -translational seperti fosforilasi dan juga asetilasi, Walaupun perencatan tapak aktif juga boleh berlaku.

Asetilasi beberapa sisa lisin dapat mengurangkan aktiviti enzim ini dan proses ini dijalankan oleh enzim asetilase yang dikenali sebagai SIRT3; Fosforilasi mempunyai kesan yang sama pada enzim.

Di samping pengubahsuaian ini, kompleks SDH juga dikawal oleh perantara kitaran Krebs, khususnya Oxalacetate dan juga succinate. Oxalacetate adalah perencat yang kuat, sementara succinate nikmat pemisahan oxalacetate, berfungsi sebagai penguat.

Dehidrogenase kekurangan dehidrogenase

Dehidrogenase kekurangan succinate adalah gangguan rantai pernafasan anomali atau mitokondria. Kekurangan ini disebabkan oleh SDHA (atau SDHAF1), mutasi SDHB, SDHC dan SDHD.

Penyiasatan yang berbeza telah menunjukkan mutasi homozigot dan heterozigot dalam gen ini, terutama SDHA. Mutasi gen ini menyebabkan penggantian asid amino dalam protein (dalam mana -mana SDHA, B, C atau D), atau gagal yang mengkodifikasikan protein yang tidak normal.

Oleh itu, penggantian asid amino dan pengekodan protein yang tidak normal, menimbulkan gangguan atau perubahan enzim SDH, yang menyebabkan kegagalan dalam keupayaan mitokondria optimum untuk menghasilkan tenaga. Inilah yang disebut saintis sebagai gangguan rantaian pernafasan mitokondria.

Gangguan ini dapat dinyatakan dalam manusia yang fenotip dalam banyak cara. Yang paling terkenal adalah: kekurangan atau kekurangan perkembangan linguistik, quadruplex spastik, kontraksi sukarela otot (dystonia), kelemahan otot, dan miokardiopati, antara masalah lain yang berkaitan.

Sesetengah pesakit dengan kekurangan succinate dehydrogenase dapat nyata penyakit Leight atau sindrom Kearns-saire.

Bagaimana kekurangan succinate dehidrogenasi dikesan?

Kajian tertentu mencadangkan penggunaan ujian dan analisis kualitatif, serta analisis biokimia rantai kuantitatif, enzimatik, pernafasan. Lain -lain, sebaliknya, mencadangkan pengembangan lengkap oleh tindak balas rantai polimerase (PCR) dari exon subunit di bawah kajian dan kemudian, penjujukan masing -masing.

Kitaran asid tricarboxylic (kitaran Krebs). Diedit dan diedit dari: Narayanese, Wikiuserpedia, Yassinemrabet, Totobaggins (diterjemahkan ke dalam bahasa Sepanyol oleh Alejandro Porto) [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0)].

Penyakit berkaitan

Terdapat banyak ekspresi fenotip yang dihasilkan oleh gangguan rantaian pernafasan mitokondria, disebabkan oleh kekurangan succinate dehydrogenase. Walau bagaimanapun, apabila ia mengenai sindrom atau penyakit, terdapat perbincangan mengenai perkara berikut.

Boleh melayani anda: 8 kitaran biogeokimia yang paling penting (keterangan)

Sindrom Leight

Ia adalah penyakit neurologi yang progresif, yang dikaitkan dengan mutasi dalam genom nuklear (dalam kes ini dehidrogenase succinate), yang mempengaruhi kompleks piruvat-disshydrogenase ke laluan fosforilasi oksidatif.

Gejala muncul sebelum tahun pertama individu, tetapi dalam kes -kes yang tidak biasa, gejala pertama semasa remaja telah diperhatikan.

Antara gejala yang paling biasa diperhatikan ialah: hipotonia dengan kehilangan kawalan cephalic, pergerakan sukarela, muntah berulang, masalah pernafasan, ketidakupayaan untuk menggerakkan sel darah okular, tanda piramid dan ekstrapiramida antara lain antara lain antara lain antara lain antara lain antara lain antara lain antara lain antara lain antara lain antara lain antara lain antara lain antara lain antara lain antara lain antara lain. Sawan tidak begitu biasa.

Ada kemungkinan penyakit itu dapat dikesan dalam diagnosis pranatal. Penyembuhan atau rawatan tertentu tidak diketahui, tetapi beberapa pakar mencadangkan rawatan dengan vitamin atau cofactor tertentu.

Tumor Stroma Gastrointestinal (GIST)

Biasanya dipanggil inti, ia adalah sejenis tumor saluran gastrousus, yang umumnya berkembang di kawasan seperti perut atau usus kecil. Diyakini bahawa punca ini disebabkan oleh sekumpulan sel -sel yang sangat khusus yang dipanggil sel ICC atau sel interstisial Cajal.

Pertimbangan lain mengenai penyebab intipati, adalah mutasi jenis gen tertentu, yang menurut beberapa penulis menyebabkan 90% tumor. Gen yang terlibat adalah: kit, gen pdgfra, dehidrogenase succinate (sdh) - miskin.

Succinate Dehydrogenase (SDH) - miskin, berlaku terutamanya pada wanita muda, menghasilkan tumor perut dan dengan kekerapan relatif menghasilkan metastasis dalam nodus limfa. Peratusan kecil berlaku pada kanak -kanak dan dalam kebanyakan kes, ia disebabkan oleh kekurangan ekspresi subunit SDHB.

Syndrome Kearns-Sayre

Telah ditentukan bahawa sesetengah pesakit yang mengalami kekurangan dehidrogenase succinate dapat menunjukkan sindrom Kearns-sayre. Penyakit ini berkaitan dengan gangguan mitokondria, dan dicirikan oleh ketiadaan pergerakan belon okular.

Ciri -ciri lain penyakit ini adalah retinitis pigmentari, pekak, kardiomiopati dan keadaan sistem saraf pusat. Biasanya gejala ini diperhatikan sebelum pesakit berumur 20 tahun. Tidak ada diagnosis pranatal untuk keadaan ini.

Dan tidak menyembuhkan penyakit ini. Rawatannya adalah paliatif, iaitu, ia hanya berfungsi untuk mengurangkan kesan penyakit, bukan penawarnya. Sebaliknya, walaupun bergantung pada bilangan organ yang terjejas dan penjagaan perubatan yang diterima, jangka hayat agak normal.

Rujukan

1. Ackrell, b. Ke., Kearney, e. B., & Penyanyi, t. P. (1978). [47] dehidrogenase succinate mamalia. Dalam Kaedah enzimologi (Vol. 53, ms. 466-483). Akhbar Akademik.
2. Brère, j. J., Favier, J., Ghouzzi, v. Dan., Djoudi, f., Benit, ms., Gimenez, a. P., & Rustin, p. (2005). Succinate dehydrogenase deficicy pada manusia. Sains Hayat Selular dan Molekul CMLS, 62 (19-20), 2317-2324.
3. Cecchini, g., Schröder, i., Gunalus, r. P., & Maklashina, dan. (2002). Succinate dehydrogenase dan redactase fumerate dari Escherichia coli. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) -Bioenergetics, 1553 (1-2), 140-157.
4. HATEFI, dan., & Davis, k. Ke. (1971). Succinate dehydrogenase. Yo. Pembersihan, sifat molekul, dan substruktur. Biokimia, 10 (13), 2509-2516.
5. Hederstedt, l. Ke. R. S., & Rutberg, l. Ke. R. S. (1981). Succinate Dehydrogenase-A Review Comparative. Ulasan Mikrobiologi, 45 (4), 542.
6. Nelson, d. L., Lehninger, a. L., & Cox, m. M. (2008). Prinsip Biokimia Lehninger. Macmillan.
7. Rutter, j., Winge, d. R., & Schiffman, J. D. (2010). Succinate dehydrogenase-asembly, peraturan dan peranan dalam Diew manusia. Mithochondrion, 10 (4), 393-401.