ETF-dehydrogenaasi

ETF-dehydrogenaasi

ETF-dehydrogenaasin nauhakaavio. Jokainen toiminnallinen verkkoalue on väritetty omalla värillään. Sininen raita osoittaa mitokondrioiden sisäkalvoa.
Merkintä
Symbolit ETFD ; ETF-QO
Entrez Gene 2110
HGNC 3483
OMIM 231675
ATE 2GMH
RefSeq NM_004453
UniProt Q16134
Muut tiedot
Koodi KF 1.5.5.1
Locus 4. harjanne , 4q 4q32.1
Tietoja Wikidatasta  ?

ETF-dehydrogenaasi tai (elektroneja siirtävä flavoproteiini) dehydrogenaasi [1] (lyhennetty englanninkielisestä sanasta  elektroninsiirto flavoproteiini-ubikinoni dehydrogenaasi ) on entsyymi, joka siirtää elektroneja mitokondriomatriisiin liuenneesta elektroneja siirtävästä flavoproteiinista (ETF) kalvoelektronimatriisiin kantaja - ubikinoni [2] [3] . Tätä entsyymiä löytyy sekä prokaryooteista että eukaryooteista . Tällä entsyymillä on kaksi proteettista ryhmää : flaviini ja rauta-rikkiklusteri [4] . ETF-dehydrogenaasin puute ihmisillä aiheuttaa perinnöllisen sairauden , tyypin 2 glutaarihapposidemian [5] . Lisäksi tämä entsyymi on kolmas elektronien sisääntulokohta ETC : ssä.

Toiminto

Nisäkkäillä tämä entsyymi on tärkeä rasvahappojen β-hapetuksessa , aminohappojen ja koliinin kataboliassa [6] [7] . Se yhdistää rasvahappojen β-hapetuksen ja muut prosessit oksidatiiviseen fosforylaatioon. Monet asetyyli-CoA- dehydrogenaasit suorittavat erilaisten substraattien (esimerkiksi rasvahappojen) hapetuksen siirtäen elektroneja elektroneja kuljettavaan flavoproteiiniin (ETF). ETF-dehydrogenaasi puolestaan ​​hapettaa tämän proteiinin ja siirtää elektroneja ubikinoniin, joka on liuennut sisäiseen mitokondriokalvoon , pelkistäen sen ubikinoliksi , joka sitten siirtyy hengityselinten elektronien kuljetusketjuun.

Asyyli-CoA → Asyyli-CoA-dehydrogenaasi → ETF → ETF-dehydrogenaasi → Q → Kompleksi III

Kasveissa ETF - Q-dehydrogenaasi on tärkeä selviytymiselle stressin ja pitkien pimeän kausien aikana [8] .

Reaktio

ETF-dehydrogenaasi katalysoi seuraavan reaktion [9] :

ETF pelkistetty + Q → ETF hapetettu + QH 2 .

Mekanismi

Tarkkaa mekanismia ubikinonin vähentämiselle ei tunneta, mutta on olemassa kaksi hypoteesia. Ensimmäisen hypoteesin mukaan elektronit siirretään yksitellen ETF:stä matalapotentiaaliseen FAD:iin . Tämän seurauksena pelkistetyssä tilassa yksi elektroni jää FAD:iin ja toinen rautakeskukseen. Sen jälkeen ubikinoni vähenee siirtymällä semikinonivaiheen läpi . Toisen hypoteesin mukaan ETF siirtää elektroneja rauta-rikkikeskukseen, minkä jälkeen kahden keskuksen ja FAD:n välillä tapahtuu nopea siirto. Tasapainon alkamisen jälkeen kaikki muu tapahtuu yllä olevan kaavion mukaisesti.

Entsyymirakenne

ETF-dehydrogenaasi koostuu yhdestä rakenteellisesta domeenista ja kolmesta lähekkäin sijaitsevasta toiminnallisesta domeenista: FAD-sitoutuvasta domeenista, 4Fe4S-sitovasta domeenista ja ubikinonia sitovasta domeenista [10] . FAD on syvälle upotettu domeeninsa proteiiniosaan. Monet vetysidokset ja dipolin positiivinen pää α-kierteestä vaikuttavat FAD-pelkistyspotentiaaliin ja mahdollisesti stabiloivat semikinoniradikaalin . 4Fe-4S-rauta-rikkiklusteria stabiloivat myös laajat vetysidokset itse klusterin ja sen kysteiinien ympärillä . Ubikinonin sitoutuminen tapahtuu syvässä hydrofobisessa taskussa, joka tässä entsyymissä eroaa muista ubikinonia sitovista proteiineista, kuten sukkinaattidehydrogenaasista . Toisin kuin muut ubikinonia sitovat entsyymit, tämä entsyymi kiinnittyy kalvon pintaan eikä läpäise lipidikaksoiskerrosta [11] .

Lääketieteessä

ETF-dehydrogenaasin puutos johtaa tyypin 2 glutaarihappokemian (tunnetaan myös nimellä moninkertainen asyyli-CoA-dehydrogenaasin puutos) kehittymiseen, jolle on tunnusomaista rasvahappojen ja aminohappojen hajoamisen heikkeneminen [12] . Sairaus voi aiheuttaa asidoosin tai hypoglykemian . Muita oireita ovat yleinen heikkous, maksan suureneminen, sydämen vajaatoiminta ja levokarnitiinipitoisuuden lasku . Vakavammissa tapauksissa voi ilmetä synnynnäisiä epämuodostumia ja täydellistä metabolista kriisiä [13] [14] [15] . Geneettisestä näkökulmasta se on autosomaalinen resessiivinen perinnöllinen sairaus. Tästä syystä se on melko harvinaista. Useimmilla potilailla on yksi nukleotidisubstituutio FAD:n ja ubikinonin vuorovaikutuskohdassa [16] [17] Tämän häiriön lievempiä muotoja voidaan kuitenkin hoitaa riboflaviinihoidolla , johtuen taudin kehittymiseen johtavista mutaatioista. oireet ja asianmukainen hoito voivat vaihdella suuresti [18] [19] .

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Luokka 1: Oksidoreduktaasit (katalysoivat redox-reaktioita) . Käyttöpäivä: 30. joulukuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 9. helmikuuta 2016.
  2. ↑ Ghisla S., Thorpe C. Asyyli-CoA-dehydrogenaasit. Mekanistinen yleiskatsaus  (englanniksi)  // European Journal of Biochemistry / FEBS : päiväkirja. - 2004. - Helmikuu ( nide 271 , nro 3 ). - s. 494-508 . - doi : 10.1046/j.1432-1033.2003.03946.x ​​. — PMID 14728676 .
  3. ↑ He M., Rutledge SL, Kelly DR, Palmer CA, Murdoch G., Majumder N., Nicholls RD, Pei Z., Watkins PA, Vockley J. Uusi geneettinen häiriö mitokondrioiden rasvahappojen beetahapetuksessa: ACAD9-puutos  ( englanti)  // American Journal of Human Genetics : päiväkirja. - 2007. - Heinäkuu ( osa 81 , nro 1 ). - s. 87-103 . - doi : 10.1086/519219 . — PMID 17564966 .
  4. ↑ Watmough NJ, Frerman FE Elektroninsiirtoflavoproteiini: ubikinonioksidoreduktaasit  //  Biochimica Et Biophysica Acta : päiväkirja. - 2010. - joulukuu ( osa 1797 , nro 12 ). - P. 1910-1916 . - doi : 10.1016/j.bbabio.2010.10.007 . — PMID 20937244 .
  5. ↑ Vianey-Liaud C., Divry P., Gregersen N., Mathieu M. Mitokondrioiden rasvahappohapetuksen synnynnäiset virheet  //  Journal of Herited Metabolic Disease : päiväkirja. - 1987. - Voi. 10 Supple 1 . - s. 159-200 . - doi : 10.1007/bf01812855 . — PMID 3119938 .
  6. ↑ Ikeda Y. , Dabrowski C. , Tanaka K. Viiden erillisen asyyli-CoA-dehydrogenaasin erottaminen ja ominaisuudet rotan maksan mitokondrioista. Uuden 2-metyylihaaraketjuisen asyyli-CoA-dehydrogenaasin tunnistaminen.  (englanti)  // The Journal of Biological Chemistry. - 1983. - Voi. 258, nro. 2 . - s. 1066-1076. — PMID 6401712 .
  7. ↑ Ruzicka FJ , Beinert H. Hengitysketjun uusi rauta-rikkiflavoproteiini. Rasvahappojen beetahapetusreitin komponentti.  (englanti)  // The Journal of Biological Chemistry. - 1977. - Voi. 252, nro 23 . - P. 8440-8445. — PMID 925004 .
  8. ↑ Ishizaki K. , Larson TR , Schauer N. , Fernie AR , Graham IA , Leaver CJ Arabidopsis-elektroninsiirtoflavoproteiini:ubikinonioksidoreduktaasin kriittinen rooli pimeän aiheuttaman nälänhädän aikana.  (englanniksi)  // Kasvisolu. - 2005. - Voi. 17, ei. 9 . - P. 2587-2600. - doi : 10.1105/tpc.105.035162 . — PMID 16055629 .
  9. ↑ Ramsay RR, Steenkamp DJ, Husain M. Elektroninsiirtoflavoproteiinin ja elektroninsiirtoflavoproteiinin reaktiot: ubikinonioksidoreduktaasi  //  The Biochemical Journal : päiväkirja. - 1987. - Helmikuu ( osa 241 , nro 3 ) . - s. 883-892 . — PMID 3593226 .
  10. ↑ Zhang J., Frerman FE, Kim JJ Elektroninsiirron flavoproteiini-ubikinonioksidoreduktaasin ja elektroninsiirron rakenne mitokondrioiden ubikinonipooliin  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United of America  : Journal  . - 2006. - lokakuu ( osa 103 , nro 44 ). - P. 16212-16217 . - doi : 10.1073/pnas.0604567103 . — PMID 17050691 .
  11. ↑ Zhang J. , Frerman FE , Kim JJ Elektroninsiirron flavoproteiini-ubikinonioksidoreduktaasin rakenne ja elektronien siirto mitokondrioiden ubikinonipooliin.  (englanti)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United of America. - 2006. - Voi. 103, nro. 44 . - P. 16212-16217. - doi : 10.1073/pnas.0604567103 . — PMID 17050691 .
  12. ↑ Frerman FE Goodman SI Elektroninsiirtoflavoproteiinin tai elektroninsiirtoflavoproteiinin puute: Ubikinonioksidoreduktaasi tyypin II glutaarihapposidemian fibroblasteissa   // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United of America  : Journal. - 1985. - Voi. 82 , no. 13 . - P. 4517-4520 . - doi : 10.1073/pnas.82.13.4517 .
  13. ↑ Galloway JH, Cartwright IJ, Bennett MJ Epänormaali sydänlihaksen lipidikoostumus pikkulapsella, jolla on tyypin II glutaarihappoasiduria  //  Journal of Lipid Research : päiväkirja. - 1987. - maaliskuu ( osa 28 , nro 3 ) . - s. 279-284 . — PMID 3572253 .
  14. ↑ Singla M., Guzman G., Griffin AJ, Bharati S. Cardiomyopathy in use Acyl-CoA dehydrogenase deficiency: kliinis-patologinen korrelaatio ja kirjallisuuden katsaus  (englanniksi)  // Pediatric Cardiology : Journal. - 2008. - Maaliskuu ( osa 29 , nro 2 ) - s. 446-451 . - doi : 10.1007/s00246-007-9119-6 . — PMID 17912479 .
  15. ↑ Turnbull DM, Bartlett K., Eyre JA, Gardner-Medwin D., Johnson MA, Fisher  J. , Watmough NJ Lipidivarastomyopatia tyypin II glutaariassiduriasta: mahdollisesti kuolemaan johtavan myopatian hoito  // Developmental Medicine and Child Neurology : päiväkirja. - 1988. - lokakuu ( osa 30 , nro 5 ) . - s. 667-672 . - doi : 10.1111/j.1469-8749.1988.tb04806.x . — PMID 3229565 .
  16. ↑ Liang WC, Ohkuma A., Hayashi YK, López LC, Hirano M., Nonaka I., Noguchi S., Chen LH, Jong YJ, Nishino I. ETFDH-mutaatiot, CoQ10-tasot ja hengitysketjun toiminnot potilailla, joilla on riboflaviini- responsiivinen usean asyyli-CoA-dehydrogenaasin puutos  //  Neuromuskulaariset häiriöt : päiväkirja. - 2009. - Maaliskuu ( osa 19 , nro 3 ) - s. 212-216 . - doi : 10.1016/j.nmd.2009.01.008 . — PMID 19249206 .
  17. ↑ Goodman SI, Binard RJ, Woontner MR, Frerman FE Glutaarihappokemia tyyppi II: geenirakenne ja elektroninsiirtoflavoproteiini:ubikinonioksidoreduktaasi (ETF:QO) -geenin mutaatiot  //  Molecular Genetics and Metabolism : päiväkirja. - 2002. - Voi. 77 , nro. 1-2 . - s. 86-90 . - doi : 10.1016/S1096-7192(02)00138-5 . — PMID 12359134 .
  18. ↑ Olsen RK, Olpin SE, Andresen BS, Miedzybrodzka ZH, Pourfarzam M., Merinero B., Frerman FE, Beresford MW, Dean JC, Cornelius N., Andersen O., Oldfors A., Holme E., Gregersen N., Turnbull DM, Morris AA ETFDH-mutaatiot riboflaviinille reagoivan usean asyyli-CoA-dehydrogenaation puutteen pääasiallisena syynä  //  Aivot : päiväkirja. — Oxford University Press , 2007. — elokuu ( nide 130 , no. Pt 8 ). - s. 2045-2054 . - doi : 10.1093/brain/awm135 . — PMID 17584774 .
  19. ↑ Rhead W., Roettger V., Marshall T., Amendt B. Monien asyylikoentsyymien A dehydrogenaatiohäiriö, joka reagoi riboflaviiniin: substraatin hapettuminen, flaviinin aineenvaihdunta ja flavoentsyymiaktiivisuus fibroblasteissa  //  Pediatric Research : päiväkirja. - 1993. - Helmikuu ( osa 33 , nro 2 ) . - s. 129-135 . - doi : 10.1203/00006450-199302000-00008 . — PMID 8433888 .

Ulkoiset linkit