NADH dehydrogenáza

NADH dehydrogenáza (ubichinon) Popis tohoto obrázku, také komentován níže Struktura NADH dehydrogenázy zdůrazňující intramolekulární elektronové transportéry ( PDB  2FUG ). Pozorujeme sedm vyrovnaných shluky železa síry umožňující cirkulaci elektronů z NADH v mitochondriální matrix (nahoře), přes na FMN kofaktor , k ubichinonu , převede na ubichinol , ve vnitřní mitochondriální membráně (dole). Klíčové údaje
Č. ES ES 1.6.5.3
Číslo CAS 9028-04-0
Kofaktor (y) FMN  ; Fe-S
Aktivita enzymu
IUBMB Vstup IUBMB
IntEnz IntEnz pohled
BRENDA Vstup BRENDA
KEGG Vstup KEGG
MetaCyc Metabolická cesta
PRIAM Profil
PDB Struktury
JÍT AmiGO / EGO

NADH dehydrogenázy nebo komplex I z dýchacího řetězce je oxidoreduktázy membrána , která katalyzuje na reakci  :

NADH + ubichinon + 5 H + matice   NAD + + ubichinol + 4 H + mezimembrána . 

Tento enzym je přítomen ve velkém počtu živých bytostí, od prokaryot až po člověka . Představuje první vstupní bod pro elektrony s vysokým přenosovým potenciálem do buněčného dýchání a oxidační fosforylace v mitochondriích a zajišťuje přenos elektronů z NADH na koenzym Q 10rozpuštěný v lipidové dvojvrstvě . U eukaryot se nachází ve vnitřní mitochondriální membráně . Rovněž by hrálo roli při spouštění apoptózy  ; byla zjištěna korelace mezi aktivitou mitochondrií a apoptózou během somatického vývoje embrya .

Struktura a provoz

Komplex I je největší a nejkomplikovanější enzym v dýchacím řetězci. V savců , že se skládá z 44  polypeptidových řetězců , z nichž sedm jsou kódovány do mitochondriálního genomu . Obsahuje zejména protetickou skupinu FMN a osm shluků železa a síry , z nichž sedm je vyrovnáno tak, aby umožňovalo cirkulaci elektronů z NADH do koenzymu Q 10. Přenos těchto elektronů z redoxního páru, jehož standardní potenciál je -0,32  V, na redoxní pár, jehož standardní potenciál je 0,06  V, uvolní dostatek energie k aktivaci protonové pumpy vylučující čtyři H + protony z mitochondriální matice do intermembránového prostoru vnitřním membrána mitochondrií.

Obecná struktura přijímá tvar L s dlouhou membránovou doménou skládající se z asi šedesáti šroubovic a periferní hydrofilní doménou, kde se nacházejí všechna redoxní centra a vazebné místo NADH. Struktura komplexu I eukaryot není dosud dobře charakterizována jako celek, ale byla stanovena struktura hydrofilní domény bakterie Thermus thermophilus  (en) ( PDB  2FUG ) a membránových domén E. coli ( PDB  3RKO ) a T. thermophilus ( PDB  4HE8 ). Kompletní struktura NADH dehydrogenázy T. thermophilus byla poprvé publikována vúnor 2013( PDB  4HEA ).

Inhibitory

Rotenon je inhibitor nejznámější z komplexu I . Běžně se používá jako pesticid a jako insekticid . S isoflavonoidy  (in) jsou rotenoidy přítomny v mnoha druzích tropických rostlin, jako jsou Antonia ( Loganiaceae ), Derris a Lonchocarpus ( Faboideae , Fabaceae ). Stejně jako piericidin A  (fr) , rotenon se váže na vazebné místo k ubichinonu z komplexu I .

Adenosin difosfát ribóza (ADPR) je také inhibitorem NADH dehydrogenázy vazbou na vazebné místo nukleotidu, který blokuje vazbu na NADH .

Rodina acetogeniny jako nejsilnějších inhibitorů komplexu I . Tyto molekuly se vážou na podjednotku ND2, což ukazuje, že tato molekula by byla nezbytná pro vazbu ubichinonu. Jedna z těchto molekul, rolliniastatin-2, je prvním komplexním inhibitorem I , který se neváže na stejné místo jako rotenon.

Metformin , An antidiabetikum , je také částečný inhibitor komplexu I , který se zdá hrají kritickou roli v jeho působení.

Poznámky a odkazy

  1. (in) Leonid A. Sazanov a Philip Hinchliffe , „  Struktura hydrofilní domény dýchacího komplexu I z Thermus thermophilus  “ , Science , sv.  311, n O  5766, 10. března 2006, str.  1430-1436 ( PMID  16469879 , DOI  10.1126 / science.1123809 , Bibcode  2006Sci ... 311.1430S , číst online )
  2. (en) Eiko Nakamaru-Ogiso, Hongna Han, Akemi Matsuno-Yagi, Ehud Keinan, Subhash C. Sinha, Takao Yagi a Tomoko Ohnishi , „  Struktura hydrofilní domény dýchacího komplexu I z Thermus thermophilus  “ , FEBS Dopisy , roč.  584, n o  5, 5. března 2010, str.  883-888 ( PMID  20074573 , PMCID  2836797 , DOI  10.1016 / j.febslet.2010.01.004 , číst online )
  3. (in) Maria a Peter Chomova Racay , „  Mitochondriální komplex I v síti známých a neznámých skutečností  “ , General Physiology and Biophysics , Vol.  29, n o  1, března 2010, str.  3-11 ( PMID  20371875 , DOI  10.4149 / gpb_2010_01_3 , číst online )
  4. (in) Elisa Petrussa Alberto Bertolini, Valentino Casolo Jana Krajňáková Francesco Macrì a Angelo Vianello , „  Mitochondriální bioenergetika spojená s projevem programované buněčné smrti během somatické embryogeneze Abies alba  “ , Planta , sv.  231, n o  1, prosince 2009, str.  93-107 ( PMID  19834734 , DOI  10.1007 / s00425-009-1028-x , číst online )
  5. (in) Ulrich Brandt , „  Energy Converting NADH: chinone oxidoreductase (Complex I)  “ , Annual Review of Biochemistry , sv.  75, července 2006, str.  69-92 ( PMID  16756485 , DOI  10.1146 / annurev.biochem.75.103004.142539 , číst online )
  6. (in) Joe Carroll, Ian M. Fearnley, J. Mark Skehel1 Richard J. Shannon, Judy Hirst a John E. Walker2 , „  Bovine Complex I is a Complex of 45 Subunits  “ , Journal of Biological Chemistry , sv.  281, n o  43, 27. října 2006, str.  32724-32727 ( PMID  16950771 , DOI  10.1074 / jbc.M607135200 , číst online )
  7. (in) Eduardo Balsa Ricardo Marco, Ester-Perales Clemente, Radek Szklarczyk Enrique Calvo, Manuel O. Landázuri a José Antonio Enríquez , „  NDUFA4 Is a Complex Subunit of Mammalian IV of the Electron Transport Chain  “ , Cell Metabolism , vol.  16, n o  3, 5. září 2012, str.  378-386 ( PMID  22902835 , DOI  10.1016 / j.cmet.2012.07.015 , číst online )
  8. (in) Rozbeh Baradaran, John M. Berrisford, Gurdeep S. Minhas a Leonid A. Sazanov , „  Krystalová struktura celého dýchacího komplexu I  “ , Nature , sv.  494, n O  7438, 28. února 2013, str.  443-448 ( PMID  23417064 , PMCID  3672946 , DOI  10.1038 / nature11871 , Bibcode  2013Natur.494..443B , číst online )
  9. (in) Tatyana V. Zharova a Andrei D. Vinogradov , „  Competitivehibition of the mitochondrial NADH-ubiquinone oxidoreductase (Complex I) by ADP-ribose  “ , Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics , sv.  1320, n o  3, 4. července 1997, str.  256-264 ( PMID  9230920 , DOI  10.1016 / S0005-2728 (97) 00029-7 , číst online )
  10. (in) Mr. Degli Esposti, A. Ghelli Mr Ratta, D. a E. Cortes Estornell , „  Přírodní látky (acetogeniny) z čeledi Annonaceae jsou silnými inhibitory mitochondriální NADH dehydrogenázy (komplex I)  “ , Biochemical Journal , sv. .  301, n o  1, Červenec 1994, str.  161-167 ( PMID  8037664 , PMCID  1137156 , DOI  10.1042 / bj3010161 , číst online )
  11. (in) Benoit Viollet Bruno Guigas, Nieves Garcia Sanz, Jocelyne Leclerc, Marc Foretz a Fabrizio Andreelli , „  Buněčné a molekulární mechanismy metforminu: přehled  “ , Clinical Science , sv.  122, n O  6, března 2012, str.  253-270 ( PMID  22117616 , PMCID  3398862 , DOI  10.1042 / CS20110386 , číst online )