대체 산화효소

Alternative oxidase
완전한 전자 전송 체인의 일부로 표시되는 대체 산화효소. UQ는 유비퀴놀/유비퀴논, C는 시토크롬 c, AOX는 대체 산화효소다.
AOX
식별자
기호AOX
PfamPF01786
인터프로IPR002680
OPM 슈퍼 패밀리357
OPM단백질3w54

대체 산화효소(AOX)는 다른 유기체의 미토콘드리아에서 전자전달체인의 일부를 구성하는 효소다.[1][2] 미토콘드리아 산화효소와 관련 플라스티드 단자 산화효소에 동질인 단백질도 박테리아 게놈에서 확인됐다.[3][4]

산화효소는 전자가 전자전달 체인을 통과해 산소를 감소시키는 대체 경로를 제공한다. 그러나 이 대체 경로에서 몇 개의 양성자 점프 단계가 우회되므로 산화효소의 활성화는 ATP 발생을 감소시킨다. 대체 산화효소가 시안화 독물질의 억제에 내성이 있기 때문에 이 효소는 시토크롬 c 산화효소와 구별되는 산화효소 경로로 처음 확인되었다.[5]

함수

살균제 아즈옥시스트로빈.

대체 산화효소로 이어지는 이 대사 경로는 유비퀴논 풀에 있는 사이토크롬 연계 전자전달망에서 갈라진다.[6] 대체 경로 호흡은 복합 1(NADH 탈수소효소)에서만 양성자 변환을 생성하므로 전체 경로보다 ATP 수율이 낮다. 대체 산화효소 유전자 AOX의 표현은 호흡의 사이토크롬 경로를 통한 전자 흐름을 감소시키는 다른 요인들뿐만 아니라 차갑고 반응하는 산소종과 병원균에 의한 감염과 같은 스트레스에 의해 영향을 받는다.[7][8] 비록 이 활동에 의해 주어지는 이득은 불확실하지만, 그것은 업스트림 전자-전달 성분의 산화 상태를 유지함으로써 유기체의 이러한 스트레스에 저항하는 능력을 강화시킬 수 있으며, 따라서 과도하게 감소된 전자 운반체에 의해 유도되는 산화 스트레스 수준을 감소시킬 수 있다.[9]

특이하게도 수면병의 원인인 원생 기생충 트라이파노소마 브루시의 혈류 형태는 전적으로 전자전달체인을 통한 세포호흡을 위한 대체 산화효소 경로에 의존한다.[10][11] 기생충과 인간의 숙주 사이의 이러한 주요한 대사 차이는 T. bruisi 대체 산화제를 약물 설계의 매력적인 대상으로 만들었다.[12][13] 대체 산화제의 알려진 억제제 중, 항생제 아스코푸라논은 T. 브루시 효소를 억제하고 생쥐의 감염을 치료한다.[14][15]

곰팡이에서는 전자전달체인의 일부 억제를 우회하는 대체 산화제의 능력이 살균제 내성에 기여할 수 있다. 이는 아즈옥시스트로빈, 피콕시스트로빈, 플루옥사스트로빈 등 복합 III를 대상으로 하는 스트로빌루린 살균제에서 볼 수 있다.[16] 그러나 대체 경로가 ATP를 적게 발생시키므로 이러한 살균제는 에너지 집약적인 과정이기 때문에 포자 발아 예방에 여전히 효과적이다.[17]

구조 및 메커니즘

는 강하게 내부 미토콘드리아 막을 그 효소 side[18]행렬에서 바인딩 된 대안 oxidase 있어 필수적인monotopic막 단백질로 보존된 시퀀스 모티프는 제안된 철 ligands, 4그루 탄산염과 두개의 히스티 딘 아미노산 잔류물의 기준에 대한 결합된 diiron 센터를 포함할 예상되고 있다.[19] 아라비도피스 탈리아나 대체 산화효소 AOX1a의 전자 스핀 공명 연구는 효소가 수산화 교량 혼합 값 Fe(II)/Fe(III) 이핵 철중추를 포함하고 있다는 것을 보여주었다.[20] 이 다이철 중심과 적어도 하나의 과도 단백질에서 파생된 자유 래디컬을 포함하는 촉매 사이클이 제안되었으며, 이는 아마도 티로신 잔류물에 형성되었을 것이다.[21]

참고 항목

참조

  1. ^ McDonald A, Vanlerberghe G (2004). "Branched mitochondrial electron transport in the Animalia: presence of alternative oxidase in several animal phyla". IUBMB Life. 56 (6): 333–41. doi:10.1080/1521-6540400000876. PMID 15370881.
  2. ^ Sluse FE, Jarmuszkiewicz W (1998). "Alternative oxidase in the branched mitochondrial respiratory network: an overview on structure, function, regulation, and role". Braz. J. Med. Biol. Res. 31 (6): 733–47. doi:10.1590/S0100-879X1998000600003. PMID 9698817.
  3. ^ McDonald AE, Amirsadeghi S, Vanlerberghe GC (2003). "Prokaryotic orthologues of mitochondrial alternative oxidase and plastid terminal oxidase". Plant Mol. Biol. 53 (6): 865–76. doi:10.1023/B:PLAN.0000023669.79465.d2. PMID 15082931. S2CID 41525108.
  4. ^ Atteia A, van Lis R, van Hellemond JJ, Tielens AG, Martin W, Henze K (2004). "Identification of prokaryotic homologues indicates an endosymbiotic origin for the alternative oxidases of mitochondria (AOX) and chloroplasts (PTOX)". Gene. 330: 143–8. doi:10.1016/j.gene.2004.01.015. PMID 15087133.
  5. ^ Moore AL, Siedow JN (1991). "The regulation and nature of the cyanide-resistant alternative oxidase of plant mitochondria". Biochim. Biophys. Acta. 1059 (2): 121–40. doi:10.1016/S0005-2728(05)80197-5. PMID 1883834.
  6. ^ Juszczuk IM, Rychter AM (2003). "Alternative oxidase in higher plants" (PDF). Acta Biochim. Pol. 50 (4): 1257–71. doi:10.18388/abp.2003_3649. PMID 14740012.
  7. ^ Vanlerberghe GC, McIntosh L (1997). "Alternative oxidase: From Gene to Function". Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 48: 703–734. doi:10.1146/annurev.arplant.48.1.703. PMID 15012279.
  8. ^ Ito Y, Saisho D, Nakazono M, Tsutsumi N, Hirai A (1997). "Transcript levels of tandem-arranged alternative oxidase genes in rice are increased by low temperature". Gene. 203 (2): 121–9. doi:10.1016/S0378-1119(97)00502-7. PMID 9426242.
  9. ^ Maxwell DP, Wang Y, McIntosh L (1999). "The alternative oxidase lowers mitochondrial reactive oxygen production in plant cells". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96 (14): 8271–6. Bibcode:1999PNAS...96.8271M. doi:10.1073/pnas.96.14.8271. PMC 22224. PMID 10393984.
  10. ^ Chaudhuri M, Ott RD, Hill GC (2006). "Trypanosome alternative oxidase: from molecule to function". Trends Parasitol. 22 (10): 484–91. doi:10.1016/j.pt.2006.08.007. PMID 16920028.
  11. ^ Clarkson AB, Bienen EJ, Pollakis G, Grady RW (1989). "Respiration of bloodstream forms of the parasite Trypanosoma brucei brucei is dependent on a plant-like alternative oxidase" (PDF). J. Biol. Chem. 264 (30): 17770–6. doi:10.1016/S0021-9258(19)84639-2. PMID 2808350.
  12. ^ Nihei C, Fukai Y, Kita K (2002). "Trypanosome alternative oxidase as a target of chemotherapy". Biochim. Biophys. Acta. 1587 (2–3): 234–9. doi:10.1016/s0925-4439(02)00086-8. PMID 12084465.
  13. ^ Grady RW, Bienen EJ, Dieck HA, Saric M, Clarkson AB (1993). "N-n-alkyl-3,4-dihydroxybenzamides as inhibitors of the trypanosome alternative oxidase: activity in vitro and in vivo". Antimicrob. Agents Chemother. 37 (5): 1082–5. doi:10.1128/aac.37.5.1082. PMC 187903. PMID 8517695.
  14. ^ Minagawa N, Yabu Y, Kita K, Nagai K, Ohta N, Meguro K, Sakajo S, Yoshimoto A (1997). "An antibiotic, ascofuranone, specifically inhibits respiration and in vitro growth of long slender bloodstream forms of Trypanosoma brucei brucei". Mol. Biochem. Parasitol. 84 (2): 271–80. doi:10.1016/S0166-6851(96)02797-1. PMID 9084049.
  15. ^ Yabu Y, Yoshida A, Suzuki T, Nihei C, Kawai K, Minagawa N, Hosokawa T, Nagai K, Kita K, Ohta N (2003). "The efficacy of ascofuranone in a consecutive treatment on Trypanosoma brucei brucei in mice". Parasitol. Int. 52 (2): 155–64. doi:10.1016/S1383-5769(03)00012-6. PMID 12798927.
  16. ^ Miguez M, Reeve C, Wood PM, Hollomon DW (2004). "Alternative oxidase reduces the sensitivity of Mycosphaerella graminicola to QOI fungicides". Pest Manag. Sci. 60 (1): 3–7. doi:10.1002/ps.837. PMID 14727735.
  17. ^ Avila-Adame C, Köller W (2003). "Impact of alternative respiration and target-site mutations on responses of germinating conidia of Magnaporthe grisea to Qo-inhibiting fungicides". Pest Manag. Sci. 59 (3): 303–9. doi:10.1002/ps.638. PMID 12639047.
  18. ^ Berthold DA, Stenmark P (2003). "Membrane-bound diiron carboxylate proteins". Annual Review of Plant Biology. 54: 497–517. doi:10.1146/annurev.arplant.54.031902.134915. PMID 14503001.
  19. ^ Berthold DA, Andersson ME, Nordlund P (2000). "New insight into the structure and function of the alternative oxidase". Biochim. Biophys. Acta. 1460 (2–3): 241–54. doi:10.1016/S0005-2728(00)00149-3. PMID 11106766.
  20. ^ Berthold DA, Voevodskaya N, Stenmark P, Gräslund A, Nordlund P (2002). "EPR studies of the mitochondrial alternative oxidase. Evidence for a diiron carboxylate center". J. Biol. Chem. 277 (46): 43608–14. doi:10.1074/jbc.M206724200. PMID 12215444.
  21. ^ Affourtit C, Albury MS, Crichton PG, Moore AL (2002). "Exploring the molecular nature of alternative oxidase regulation and catalysis". FEBS Lett. 510 (3): 121–6. doi:10.1016/S0014-5793(01)03261-6. PMID 11801238. S2CID 12175724.

외부 링크