Das Enzym cytochrome c oxidase oder der Komplex IV ist ein großer transmembrane Protein-Komplex, der in Bakterien und dem mitochondrion gefunden ist.

Es ist das letzte Enzym in der Atmungselektrontransportkette von mitochondria (oder Bakterien) gelegen im mitochondrial (oder bakteriell) Membran. Es erhält ein Elektron von jedem von vier cytochrome c Moleküle, und überträgt sie einem Sauerstoff-Molekül, molekularen Sauerstoff zu zwei Molekülen von Wasser umwandelnd. Dabei verpflichtet es vier Protone von der inneren wässrigen Phase, Wasser zu machen, und verlagert außerdem vier Protone über die Membran, helfend, einen transmembrane Unterschied des Protons elektrochemisches Potenzial zu gründen, das der ATP synthase dann verwendet, um ATP zu synthetisieren.

Struktur

Der Komplex ist ein großes integriertes Membranenprotein, das aus mehreren prothetischen Metallseiten und 13 Protein-Subeinheiten in Säugetieren zusammengesetzt ist. In Säugetieren sind zehn Subeinheiten im Ursprung Kern-, und drei werden im mitochondria synthetisiert. Der Komplex enthält zwei hemes, ein cytochrome a und cytochrome a, und zwei Kupferzentren, die Zentren von Cu und Cu. Tatsächlich bilden die cytochrome a und Cu ein zweikerniges Zentrum, das die Seite der Sauerstoff-Verminderung ist. Cytochrome c reduziert durch den vorhergehenden Bestandteil der Atmungskette (cytochrome bc1 Komplex, Komplex III) dockt in der Nähe von Cu zweikerniges Zentrum ein, ein Elektron dazu passierend und zurück zu cytochrome c oxidiert, Fe enthaltend. Zweikerniges Zentrum von reduziertem Cu gibt jetzt ein Elektron cytochrome a weiter, der der Reihe nach ein Elektron dem cytochrome a-Cu zweikerniges Zentrum weitergibt. Die zwei Metallionen in diesem zweikernigen Zentrum sind 4.5 Å einzeln und koordinieren ein Hydroxyd-Ion im völlig oxidierten Staat.

Studien von Crystallographic von cytochrome c oxidase zeigen eine ungewöhnliche Postübersetzungsmodifizierung, C6 von Tyr (244) und der ε-N von Seinem (240) (Rinderenzym numerierend) verbindend. Es spielt eine Lebensrolle im Ermöglichen des cytochrome a-Cu zweikerniges Zentrum, um vier Elektronen im Reduzieren molekularen Sauerstoffes zu Wasser zu akzeptieren. Wie man früher dachte, hat der Mechanismus der Verminderung ein Peroxyd-Zwischenglied eingeschlossen, das, wie man glaubte, zu Superoxydproduktion geführt hat. Jedoch schließt der zurzeit akzeptierte Mechanismus die schnelle Vier-Elektronen-Verminderung ein, die unmittelbare Band-Spaltung des Sauerstoff-Sauerstoffes einschließt, jedes Zwischenglied vermeidend, um wahrscheinlich Superoxyd zu bilden.

Zusammenbau

Wie man

glaubt, kommt die Seite des Zusammenbaues in der Nähe von TOM/TIM vor, wo komplizierte Zwischenglieder zugänglich sind, um mit von cytosol importierten Subeinheiten zu binden. Hemes und cofactors werden in Subeinheiten I & II Subunits I und IV eingeweihter Zusammenbau eingefügt. Andere Subeinheiten können subkomplizierte Zwischenglieder bilden, die später zu anderen binden, um STEUERMANN-Komplex zu bilden. In Postzusammenbau-Modifizierungen ist das Enzym dimerized, der für die aktive/effiziente Enzym-Handlung erforderlich ist. Dimers werden durch ein cardiolipin Molekül verbunden.

Biochemie

Zusammenfassende Reaktion:

: 4 Fe-cytochrome c + 8 H + O  4 Fe-cytochrome c + 2 HO + 4 H

Zwei Elektronen werden von zwei cytochrome c's, durch Cu und cytochrome Seiten zum cytochrome a-Cu zweikerniges Zentrum passiert, die Metalle auf die Form von Fe und Cu reduzierend. Das Hydroxyd ligand ist protonated und verloren als Wasser, eine Leere zwischen den Metallen schaffend, die durch O gefüllt wird. Der Sauerstoff wird mit zwei Elektronen schnell reduziert, die aus Fecytochrome a kommen, der zum ferryl oxo Form (Fe=O) umgewandelt wird. Das Sauerstoff-Atom in der Nähe von Cu nimmt ein Elektron von Cu, und ein zweites Elektron und ein Proton vom hydroxyl von Tyr (244) auf, der ein tyrosyl Radikaler wird: Der zweite Sauerstoff wird zu einem Hydroxyd-Ion durch das Aufnehmen von zwei Elektronen und einem Proton umgewandelt. Ein drittes Elektron, das aus einem anderen cytochrome c entsteht, wird durch die ersten zwei Elektrontransportunternehmen zum cytochrome a-Cu zweikerniges Zentrum passiert, und dieses Elektron und zwei Protone wandeln den tyrosyl radikalen Rücken zu Tyr und das Hydroxyd um, das zu Cu zu einem Wassermolekül gebunden ist. Das vierte Elektron von einem anderen cytochrome c fließt durch Cu und cytochrome zum cytochrome a-Cu zweikerniges Zentrum, den Fe=O auf Fe mit dem Sauerstoff-Atom reduzierend, ein Proton gleichzeitig aufnehmend, diesen Sauerstoff als ein Hydroxyd-Ion regenerierend, das in der Mitte des cytochrome a-Zentrum von Cu koordiniert ist, wie es am Anfang dieses Zyklus war. Der Nettoprozess besteht darin, dass vier abgenommen ist, cytochrome c's werden zusammen mit 4 Protonen verwendet, um O auf zwei Wassermoleküle zu reduzieren.

Hemmung

Zyanid, Sulfid, azide, und Kohlenmonoxid, das alle zu cytochrome c oxidase binden, so konkurrenzfähig das Protein von der Wirkung hemmend, die auf chemische Erstickung von Zellen hinausläuft. Das Methanol im Spiritus wird in Ameisensäure umgewandelt, die auch dasselbe oxidase System hemmt.

Genetische Defekte und Unordnungen

Defekte, die genetische Veränderungen einschließen, die sich cytochrome c oxidase (STEUERMANN) Funktionalität oder Struktur verändern, können streng, häufig tödliche metabolische Unordnungen hinauslaufen. Solche Unordnungen erscheinen gewöhnlich in der frühen Kindheit und betreffen vorherrschend Gewebe mit hohen Energieanforderungen (Gehirn, Herz, Muskel). Unter klassifizierten mitochondrial Krankheiten der vielen, wie man denkt, sind diejenigen, die dysfunctional STEUERMANN-Zusammenbau einschließen, am strengsten.

Die große Mehrheit von STEUERMANN-Unordnungen wird mit Veränderungen in kernverschlüsselten Proteinen gekennzeichnet als Zusammenbau-Faktoren oder Zusammenbau-Proteine verbunden. Diese Zusammenbau-Faktoren tragen bei, um Struktur und Funktionalität ZU STEUERN, und werden an mehreren wesentlichen Prozessen, einschließlich der Abschrift und Übersetzung von mitochondrion-verschlüsselten Subeinheiten, Verarbeitung von Vorproteinen und Membraneneinfügung, und cofactor Biosynthese und Integration beteiligt.

Zurzeit sind Veränderungen in sechs STEUERMANN-Zusammenbau-Faktoren identifiziert worden: SURF1, SCO1, SCO2, COX10, COX15 und LRPPRC. Veränderungen in diesen Proteinen können auf veränderte Funktionalität des subkomplizierten Zusammenbaues, des Kupfertransports oder der Übersetzungsregulierung hinauslaufen. Jede Genveränderung wird mit der Ätiologie einer spezifischen Krankheit, mit einigen vereinigt, Implikationen in vielfachen Unordnungen habend. Unordnungen, die dysfunctional STEUERMANN-Zusammenbau über Genveränderungen einschließen, schließen Syndrom von Leigh, cardiomyopathy, leukodystrophy, Anämie und sensorineural Taubheit ein.

Histochemistry

STEUERMANN histochemistry wird verwendet, um Regionalgehirnmetabolismus in Tieren kartografisch darzustellen, da es eine direkte Beziehung zwischen Enzym-Tätigkeit und neuronal Tätigkeit gibt. Solch Gehirn-kartografisch darzustellen, ist in spontanen Mutationsmäusen mit cerebellar Krankheit wie reeler und ein transgenic Modell der Alzheimerkrankheit vollbracht worden. Diese Technik ist auch verwendet worden, um das Lernen der Tätigkeit im Tiergehirn kartografisch darzustellen.

Zusätzliche Images

Image:Etc2.svg|ETC

Image:Komplex IV.png|Complex IV

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Siehe auch

• Cytochrome c oxidase Subeinheit I
• Cytochrome c oxidase Subeinheit II
• Cytochrome c oxidase Subeinheit III
• Heme ein

Links

• Der Cytochrome Oxidase Hausseite an der Reisuniversität
• Das interaktive Molekulare Modell von cytochrome c oxidase (Verlangt MDL Geläute)