Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
3. Убихинон не только восстанавливает цитохромы Ъ, но и окисляет их. Эти две реакции осуществляются в так называемых центрах i и о, локализованных, по-видимому, на противоположных сторонах мембраны.
4. В центре о убихинол окисляется до убихинона с освобождением двух протонов, причем первый электрон поступает к железосерному белку Риске и затем к цитохрому c(ci), а второй поступает к цитохрому bsee-
5. Цитохром ?566, в свою очередь, восстанавливает цитохром
?>562.
6. Цитохром Ь5в2 восстанавливает убихинон в центре i.
Согласно схеме (1.3) цитохром bs62 окисляется семихиноном (либо хиноном) в центре i в антимицин-чувствительной реакции (рис. 5). Интересно, что методом ЭПР действительно был обнаружен антимицин-чувствительный семихинон [Konstantinov, Ruuge, 1977; Ohnishi, Trumpower, 1980; DeVries et al., 1980]. Концентрация этого семихинона сопоставима с концентрацией комплекса III [DeVries et al., 1980], поэтому предполагают, что он связан с белком [Yu, Yu, 1981].
Отметим, что схема Q-цикла не объясняет того факта, что добавление кислорода к митохондриям, у которых цитохромы Ъ полностью восстановлены, вызывает их окисление, чувствительное к антимицину (см. эксперимент 4 на с. 16). Согласно схеме Q-цикла (рис. 5) окисление цитохрома с\ должно приводить к образованию семихинона, который восстанавливает цитохромы Ъ.
Таким образом, в настоящее время неизвестен механизм функционирования комплекса III митохондрий. В описанном выше Q-цикле и в его различных вариантах [Mitchell, 1976; Trumpower, 1976, 1981; Slater, 1981; Konstantinov et al., 1981; Bowyer, Trumpower, 1981b; Gutman, 1980] наиболее доказанным, на наш взгляд, является участие железосерного белка Риске в восстановлении цитохромов Ъ.
Однако семихинон, соответствующий центру «о», пока не обнаружен. Неясно также, как образуется семихинон в центре z. На приведенной на рис. 5 схеме предполагается, что он образуется в реакции диспропорционирования Q и QH2.
Основные эксперименты по кинетике редокс-превращений цитохромов Ъ в комплексе III выполнены в присутствии ингибиторов, механизм действия которых до конца неясен. Данные такого рода следует интерпретировать с осторожностью. Известно, например, что антимицин вызывает длинноволновый сдвиг максимума поглощения цитохрома Ъ$62 [Berden, Opperdoes, 1972; Brandon et al., 1972; Dutton et al., 1972], стимулирует образование H2O2 и супероксид-анион-радикала кислорода [Boveris, Chance, 1973; Erecinska, Wilson, 1976], модифицирует редокс-зависимое связывание протонов цитохромами Ъ [Artzatbanov, Konstantinov,
1980], а также перенос электронов между цитохромами Ъ и убихиноном (см. обзор: Slater, 1973; Erecinska, Wilson, 1976]. Наиболее надежными, с нашей точки зрения, являются эксперименты по выяснению временной последовательности переноса электронов. Поэтому представляется весьма плодотворной попытка реконструкции комплекса III с фотосинтетическим реакционным центром пурпурных бактерий [Packhman et al., 1980; Matsuura, Dutton, 1981], поскольку в данном случае можно практически мгновенно перенести определенное (1, 2, ...) число электронов в комплекс III.
Рассмотрим теперь терминальный электронтранспортный комплекс дыхательной цепи.
Комплекс IV (цитохром с оксидаза) является терминальным компонентом дыхательной цепи и осуществляет перенос электронов от цитохрома с к кислороду, сопряженный с переносом протонов наружу:
2 ЦИТ С2+нар + 4Н+вн +0,502 вн -> 2цит С3+нар + 2Н+нар + Н2Овн
Мономерная форма цитохромоксидазы, выделенная из митохондрий, представляет собой липопротеиновый комплекс (табл.
2), который содержит 4 редокс-компонента, цитохромы йийзи два атома меди [см. обзор Malstrom, 1973, 1979; Уортон, 1978; Кулиш, Миронов, 1979; Wikstrom, Krab, 1979; Chance, 1979, 1981; Azzi, 1980; Wikstrom et al., 1981; Wainio, 1983]. Компонент, взаимодействующий с 02 или с СО, называется цитохромом аз а не взаимодействующий с ними — цитохромом a (Keilin, 1966). Используя различные методы, удается выделить, как правило, семь [King et al., 1979; Wikstrom et al., 1981] или более [Buse et al., 1978; Kadenbach, Merle, 1981; Wikstrom et al., 1981] полипептидов, составляющих цитохромоксидазу. Сводки различных выделений цитохромоксидазы содержатся в ряде работ [King et al., 1979; Kadenbach, Merle, 1981; Wikstrom et al., 1981]. Так как гемы а и медь теряются при выделении субъединиц, то неясно, с какими субъединицами они связаны. Имеются убедительные данные [Kadenbach, Merle, 1981] о том, что два атома меди и
М'Сторона
Н20
два гема а находятся в двух больших субъединицах. В этой связи уместно заметить, что у прокариот цитохромоксидаза содержит только две субъединицы, сходные с двумя большими субъединицами эукариот [Ludwig, 1980; Sone, 1981; Kadenbach, Merle, 1981; Wikstrom et al., 1981].
Недавно были обнаружены три интересных и необычных аспекта функционирования ци-тохромоксидазы.
1. Эксперименты с интактны-ми митохондриями, СМЧ и цитохромоксидазой, встроенной в липосомы из фосфоли-что цитохромоксидаза является
