Rodzina cytochromów c
Cytochromy c (cytc , cytochromy typu c) cytochromy lub białka zawierające hem , które mają hem C kowalencyjnie związany ze szkieletem peptydowym przez jedno lub dwa wiązania tioeterowe . Wiązania te są w większości przypadków częścią specyficznego motywu wiążącego Cys -XX-Cys- His (CXXCH) , gdzie X oznacza inny aminokwas . Dwa wiązania tioeterowe reszt cysteiny wiążą się z winylowymi łańcuchami bocznymi hemu, a reszta histydyny koordynuje jedno osiowe miejsce wiązania żelaza hemowego . Mniej powszechne motywy wiążące mogą obejmować pojedyncze wiązanie tioeterowe, lizynę lub metioninę zamiast osiowej histydyny lub motyw wiążący CXnCH z n>2. Drugie miejsce osiowe żelaza może być koordynowane przez aminokwasy białka, substratu lub wodę . Cytochromy c posiadają szeroki zakres właściwości i działają jako białka przenoszące elektrony lub katalizują reakcje chemiczne obejmujące procesy redoks. Wybitnym członkiem tej rodziny jest mitochondrialny cytochrom c .
Klasyfikacja
| Cytochrom c (Klasa I) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Struktura cytochromu c 2 z Rhodopseudomonas viridis (; ).
| |||||||||
| Identyfikatory | |||||||||
| Symbol | Cytochrom_C | ||||||||
| Pfam | PF00034 | ||||||||
| InterPro | IPR009056 | ||||||||
| PROZYTA | PDOC00169 | ||||||||
| SCOP2 | 1 krzyk / ZAKRES / SUPFAM | ||||||||
| Nadrodzina OPM | 71 | ||||||||
| Białko OPM | 1hrc | ||||||||
| Błona | 210 | ||||||||
| |||||||||
| Cytochrom c (klasa II) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Struktura atomowa cytochromu c z niezwykłą dysocjacją dimeru kontrolowaną przez ligand przy rozdzielczości 1,8 Ångstremów (; ).
| |||||||||
| Identyfikatory | |||||||||
| Symbol | Cytochrom_C_2 | ||||||||
| Pfam | PF01322 | ||||||||
| InterPro | IPR002321 | ||||||||
| PROZYTA | PDOC00169 | ||||||||
| SCOP2 | 1cgo / ZAKRES / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| Cytochrom c o dużej masie cząsteczkowej (klasa III) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Struktura 16-hemowego cytochromu c Hmc z Desulfovibrio vulgaris hildenborough (;).
| |||||||||
| Identyfikatory | |||||||||
| Symbol | Cytochrom_CIII | ||||||||
| Pfam | PF02085 | ||||||||
| Klan Pfam | CL0317 | ||||||||
| InterPro | IPR020942 | ||||||||
| SCOP2 | 2cdv / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| CDD | cd08168 | ||||||||
| |||||||||
cytochromu c można podzielić na cztery klasy w zależności od ich wielkości, liczby grup hemowych i potencjałów redukcyjnych:
klasa I
Małe rozpuszczalne białka cytochromu c o masie cząsteczkowej 8-12 kDa i pojedynczej grupie hemu należą do klasy I. Zalicza się do nich niskospinowe rozpuszczalne cytochromy mitochondriów i bakterii, z miejscem przyłączania hemu zlokalizowanym w kierunku N-końca , i szósty ligand dostarczony przez resztę metioniny około 40 reszt dalej w kierunku C-końca. Typowy fałd klasy I zawiera pięć α-helis . Na podstawie podobieństwa sekwencji cytoC klasy I podzielono dalej na pięć klas, IA do IE. Klasa IB obejmuje eukariotyczną mitochondrialną cyt c i prokariotyczną „krótką” cyt c 2, której przykładem jest Rhodopila globiformis cyt c 2 ; klasa IA obejmuje „długie” cyt c 2 , takie jak Rhodospirillum rubrum cyt c 2 i Aquaspirillum itersonii cyt c 550 , które mają kilka dodatkowych pętli w porównaniu z klasą IB cyt c .
Połączony wpis InterPro reprezentuje monohemowe białka cytochromu c (z wyłączeniem cytochromów klasy II i typu f), takie jak cytochromy c, c1, c2, c5, c555, c550-c553, c556, c6 i cbb3 . Cytochrom c Dihaema ( InterPro : IPR018588 ) to białka z klastrem klasy I i klastrem unikalnym.
Podklasy
- Cytochrom c, klasa IA/IB InterPro : IPR002327
- Cytochrom c, klasa IC InterPro : IPR008168
- Cytochrom c, klasa ID InterPro : IPR002324
- Cytochrom c, klasa IE InterPro : IPR002323
Klasa II
Grupa hemu w białkach cytochromu c klasy II jest przyłączona do C-końcowego motywu wiążącego. Fałd strukturalny c klasy II zawiera wiązkę czterech helis α z kowalencyjnie przyłączoną grupą hemową w jej rdzeniu. Przedstawicielami klasy II są wysokospinowy cytochrom c ' oraz szereg niskospinowych cytochromów c , np. cyt c 556 . Cyt c ' są zdolne do wiązania takich ligandów jak CO , NO czy CN − , aczkolwiek ze stałymi szybkości i równowagi od 100 do 1 000 000 razy mniejszymi niż inne wysokospinowe hemeproteiny . To, w połączeniu z jego stosunkowo niskim redoks , sprawia, że jest mało prawdopodobne, aby cyt c ' był końcową oksydazą . Tak więc cyt c prawdopodobnie działa jako białko przenoszące elektrony . Określono trójwymiarowe struktury szeregu cyt c', które pokazują, że białka te zwykle występują jako dimery . Chromatium vinosum cyt c ' wykazuje dysocjację dimeru po związaniu ligandu .
Klasa III
Białka zawierające wiele kowalencyjnie przyłączonych grup hemowych o niskim potencjale redoks zalicza się do klasy III. Grupy C hemu , wszystkie skoordynowane bis-histydynylami, są strukturalnie i funkcjonalnie nierównoważne i mają różne potencjały redoks w zakresie od 0 do -400 mV. Członkami tej klasy są np. cytochrom c 7 (trihem), cytochrom c 3 (tetrahem) i cytochrom c o dużej masie cząsteczkowej (Hmc), zawierający 16 grup hemu z zaledwie 30-40 resztami na grupę hemu. Określono struktury 3D szeregu białek cyt c 3 . Białka składają się z 4-5 α-helis i 2 β-arkuszy owiniętych wokół zwartego rdzenia czterech nierównoległych hemów, które wykazują stosunkowo wysoki stopień ekspozycji na rozpuszczalnik . Ogólna architektura białek, orientacje płaszczyzny hemu i odległości żelazo-żelazo są wysoce konserwatywne.
Przykładem jest centrum reakcji fotosyntetycznej Rhodopseudomonas viridis , które zawiera podjednostkę tetrahemu cytochromu c .
Klasa IV
Według Amblera (1991), białka cytochromu c zawierające inne grupy prostetyczne oprócz hemu C, takie jak flawocytochromy c (dehydrogenaza siarczkowa) i cytochromy cd 1 (reduktaza azotynowa) należą do klasy IV. Ponieważ to grupowanie jest bardziej związane z tym, jak używana jest grupa hemowa, a nie z tym, jak wyglądają same domeny, białka umieszczone w tej grupie są zwykle rozproszone w innych grupach bioinformatycznych.
Biogeneza
Przyłączenie grupy hemowej jest fizycznie oddzielone od biosyntezy białka . Białka syntetyzowane są w cytoplazmie i retikulum endoplazmatycznym , natomiast dojrzewanie cytochromów c zachodzi w peryplazmie prokariotów , przestrzeni międzybłonowej mitochondriów czy zrębie chloroplastów . Odkryto kilka szlaków biochemicznych , które różnią się w zależności od organizmu.
System I
Nazywany również dojrzewaniem cytochromu c (ccm) i występuje u Pseudomonadota , mitochondriów roślinnych, niektórych mitochondriów pierwotniaków , deinokoków i archeonów . Ccm zawiera co najmniej osiem białek błonowych (CcmABCDEFGH), które są potrzebne do przenoszenia elektronów do grupy hemowej, obsługi apo-cytochromu i przyłączania hemu do apo-cytochromu. Kompleks transportera ABC utworzony przez CcmA 2 BCD przyłącza grupę hemu do CcmE za pomocą ATP . CcmE transportuje hem do CcmF, gdzie następuje przyłączenie do apo-cytochromu. Transport apoproteiny z cytoplazmy do peryplazmy odbywa się za pośrednictwem translokacji Sec . System wykorzystuje CcmH do rozpoznania apo-cytochromu i skierowania go do CcmF.
Układ II
Cytochromy c w chloroplastach , bakteriach Gram-dodatnich , sinicach i niektórych Pseudomonadota są wytwarzane przez system syntezy cytochromu c (ccs). Składa się z dwóch białek błonowych CcsB i CcsA. Zasugerowano, że kompleks białkowy CcsBA działa jako transporter hemu podczas procesu przyłączania. W niektórych organizmach, takich jak Helicobacter hepaticus, oba białka występują jako połączone pojedyncze białka. Transport apoprotein odbywa się również przez translokon Sec.
Układ III
grzybów , kręgowców i bezkręgowców wytwarzają białka cytochromu c za pomocą pojedynczego enzymu zwanego HCCS ( syntaza holocytochromu c ) lub liazy hemu cytochromu c (CCHL). Białko jest przyłączone do wewnętrznej błony przestrzeni międzybłonowej. W niektórych cytochrom c1 organizmach , takich jak Saccharomyces cerevisiae , cytochrom c i są syntetyzowane przez oddzielne liazy hemowe, odpowiednio CCHL i CC1HL. U Homo sapiens pojedynczy HCCS jest używany do biosyntezy obu białek cytochromu c .
Układ IV
cytochromie b6 niezbędne do przyłączenia hemu w . Główną różnicą w stosunku do systemów I-III jest to, że przyłączenie hemu występuje po przeciwnej stronie dwuwarstwy lipidowej w porównaniu z innymi systemami.