Цитохром с пероксидаза

Цитохром с пероксидаза, или CCP, представляет собой водорастворимый гем -содержащий фермент из п. Семейство эроксидаз, которое берет восстанавливающие эквиваленты из цитохрома c и восстанавливает перекись водорода до воды:

CCP + H 2O2+ 2 ферроцитохрома c + 2H → CCP + 2H 2 O + 2 феррицитохром c

CCP может быть получен из штаммов дрожжей, выращенных в аэробных условиях, и может быть выделен как в нативной, так и в рекомбинантной формах с высоким выходом из Saccharomyces cerevisiae. Основная функция фермента - устранять молекулы токсичных радикалов, производимых клеткой, которые вредны для биологических систем. Он поддерживает низкие уровни концентрации перекиси водорода, которая вырабатывается организмом естественным путем за счет неполного восстановления кислорода. Когда уровень глюкозы в быстрорастущих штаммах дрожжей истощается, клетки переходят к дыханию, которое повышает концентрацию митохондриального H 2O2.. Помимо пероксидазной активности, он действует как сенсор и сигнальная молекула для экзогенного H 2O2, который активирует активность митохондриальной каталазы. У эукариот CCP содержат гемофактор моно-b-типа и нацелены на межмембранное пространство митохондрий. У прокариот CCP содержит кофактор дигема c-типа и локализуется в периплазме клетки. Оба фермента работают, чтобы противостоять клеточному стрессу, вызванному пероксидом.

CCP играет важную роль в обеспечении межбелкового биологического переноса электронов. Процесс переноса отрицательного заряда осуществляется комплексом, образованным между цитохромом с и пероксидазой цитохрома с, который возникает в межмембранном пространстве митохондрий. Механизм включает цитохром железа c (Cc), обеспечивающий электроны для системы Cc-CcP для восстановления пероксида водорода до воды. Комплекс образуется посредством дисульфидных связей, образующих поперечные связи из остатков цистеина.

Пероксидаза цитохрома c может реагировать с гидропероксидами, кроме пероксида водорода, но скорость реакции намного ниже чем с перекисью водорода.

Впервые он был выделен из пекарских дрожжей Р.А. Альтшулом, Абрамсом и Хогнессом в 1940 году, хотя и не до чистоты. Первый очищенный препарат дрожжевого CCP был создан Такаши Йонетани и его препаратом с помощью ионообменной хроматографии в начале 1960-х годов. Рентгеновская структура была разработкой Томаса Поулоса и его сотрудников в конце 1970-х годов. CCP - первый гемовый фермент, структура которого успешно решена с помощью рентгеновской кристаллографии.

Дрожжевой фермент представляет собой мономер с молекулярной массой 34000, содержащий 293 аминокислоты, а также один нековалентно связанный гем b. Он имеет отрицательный заряд и представляет собой фермент среднего размера (34,2 кДа). Апофермент, не активный и связанный с субстратами, имеет кислотную изолэлектрическую точку pH 5,0-5,2. Необычный для белков, этот фермент кристаллизуется при диализе против дистиллированной воды. Более того, фермент очищается в результате кристаллизации, что делает циклы кристаллизации эффективной конечной стадией очистки.

Как и каталаза, реакция цитохром с пероксидазы протекает в трехступенчатом процессе, образуя сначала соединение I, а затем промежуточное соединение соединения II:

CCP + ROOH → Соединение I + ROH + H 2O

CCP-соединение I + e + H → Соединение II

Соединение II + e + H → CCP

Катализированный CCP окислительно-восстановительный цикл

CCP в состоянии покоя имеет гем трехвалентного железа, и после добавления двух окисляющих эквивалентов из гидропероксида (обычно пероксида водорода) он окисляется до формальной степени окисления +5 (Fe, обычно называемый феррильным гемом., как измерения низкотемпературной магнитной восприимчивости, так и мессбауэровская спектроскопия показывают, что железо в соединении I CCP представляет собой феррильное железо +4, причем второй окислительный эквивалент существует в виде долгоживущего свободного радикала на боковой цепи остатка триптофана (Trp-191). В состоянии покоя атом Fe (Fe (III)) в геме CCP является парамагнитным с высоким вращением (S = 5/2). После запуска каталитического цикла атом железа окисляется с образованием промежуточного оксиферила (Fe (IV) = O) с низким спином (S = 1/2). Это отличается от большинства пероксидаз, которые вместо этого имеют второй окислительный эквивалент на порфирине. Соединение I CCP является довольно долгоживущим, распадаясь до CCP-соединения II с периодом полураспада при комнатной температуре от 40 минут до пары часов.

Структура комплекса цитохром с пероксидаза-цитохром с

CCP имеет высокую идентичность последовательности с тесно связанным ферментом аскорбатпероксидаза.

Аминокислотный состав

Исследования с помощью анализатора аминокислот показывают наличие остатков Asp, Thr, Ser, Glu, Pro, Gly, Ala, Val, Met, Ile, Leu, Tyr, Phe, Lys, His, Arg, Cys и Trp в кристаллическом КПК. Фермент показывает необычный аминокислотный образец по сравнению с другой пероксидазой. Пероксидаза растений, такая как пероксидаза хрена и пероксидаза B ананаса, имеют низкое содержание лизина, триптофана и тирозина и высокое содержание цистеина. Напротив, CCP имеет высокое содержание лизина, триптофана и тирозина и низкое содержание цистеина. Фермент содержит последовательность из 68 остатков на N-конце своего мономерного белка, которая направляет его в межмембранное пространство митохондрий, где он может образовывать комплекс с цитохромом с и где он выполняет свои функции. сенсорная, сигнальная и каталитическая роли. Исследования показывают, что дистальный аргинин (Arg48), высококонсервативная аминокислота среди пероксидазы, играет важную роль в каталитической активности CCP, контролируя его активный сайт посредством стабилизации реактивного оксиферрильного промежуточного соединения от контроля его доступа.

Ссылки

Внешние ссылки

Цитохром с пероксидаза, поддерживается Kraut Research Group.
Запись UniProt для дрожжевой цитохром с пероксидазы.