stringtranslate.com

Дыхательный комплекс I

Механизм НАДН-дегидрогеназы: 1. Семь первичных железо-серных центров служат для переноса электронов от места дегидратации НАДН к убихинону. Обратите внимание, что N7 не обнаружен у эукариот. 2. Происходит восстановление убихинона (CoQ) до убихинола (CoQH 2 ). 3. Энергия окислительно-восстановительной реакции приводит к конформационным изменениям, позволяющим ионам водорода проходить через четыре трансмембранных спиральных канала.

Дыхательный комплекс I , EC 7.1.1.2 (также известный как НАДН:убихиноноксидоредуктаза , НАДН-дегидрогеназа I типа и митохондриальный комплекс I ) — первый крупный белковый комплекс дыхательных цепей многих организмов от бактерий до человека. Он катализирует перенос электронов от НАДН к коферменту Q10 (CoQ10) и перемещает протоны через внутреннюю митохондриальную мембрану у эукариот или плазматическую мембрану бактерий.

Этот фермент необходим для нормального функционирования клеток, а мутации в его субъединицах приводят к широкому спектру наследственных нервно-мышечных и метаболических нарушений. Дефекты этого фермента ответственны за развитие ряда патологических процессов, таких как ишемия/реперфузионное повреждение ( инсульт и инфаркт ), болезнь Паркинсона и другие. [ нужна цитата ]

Функция

НАД + к НАДН.
от FMN до FMNH 2 .
CoQ – CoQH 2 .

Комплекс I — первый фермент митохондриальной цепи переноса электронов . В цепи переноса электронов присутствуют три фермента-передатчика энергии — НАДН:убихиноноксидоредуктаза (комплекс I), кофермент Q — цитохром с-редуктаза (комплекс III) и цитохром с-оксидаза (комплекс IV). [1] Комплекс I — самый крупный и сложный фермент цепи переноса электронов. [2]

Реакция, катализируемая комплексом I:

НАДН + H + + CoQ + 4H + вход → НАД + + CoQH 2 + 4H + выход

В этом процессе комплекс перемещает четыре протона через внутреннюю мембрану на молекулу окисленного НАДН , [3] [4] [5] , помогая создать разность электрохимических потенциалов , используемую для производства АТФ . Комплекс I Escherichia coli (НАДН-дегидрогеназа) способен перемещать протоны в том же направлении, что и установленный Δψ , что показывает, что в тестируемых условиях связывающим ионом является H + . [6] Наблюдался транспорт Na + в противоположном направлении, и хотя Na + не был необходим для каталитической или протонной транспортной активности, его присутствие усиливало последнюю. Н + транслоцировался комплексом I Paracoccus denitrificans , но в этом случае на транспорт Н + не влиял Na + , и транспорт Na + не наблюдался. Возможно, комплекс I E. coli имеет два центра энергетического связывания (один Na + -независимый, другой Na + -зависимый), как это наблюдается для комплекса I Rhodothermus marinus , тогда как механизм связывания фермента P. denitrificans полностью Na + -независимый . Возможно также, что захват Na + катализирует другой переносчик . Передача энергии комплекса I посредством протонной накачки может быть свойственна не только ферменту R. marinus . Na + /H + -антипортовая активность, по-видимому, не является общим свойством комплекса I. [6] Однако существование Na + -транслокационной активности комплекса I все еще остается под вопросом.

Реакция может быть обращена вспять (так называемое восстановление НАД + убихинолом, поддерживаемое аэробным сукцинатом) в присутствии высокого мембранного потенциала, но точный каталитический механизм остается неизвестным. Движущей силой этой реакции является потенциал на мембране, который может поддерживаться либо за счет гидролиза АТФ, либо за счет комплексов III и IV при окислении сукцината. [7]

Комплекс I может играть роль в запуске апоптоза . [8] Фактически, было показано, что существует корреляция между активностью митохондрий и запрограммированной гибелью клеток (PCD) во время развития соматических эмбрионов. [9]

Комплекс I не гомологичен семейству Na + -транслокирующих НАДН-дегидрогеназ (NDH) (TC# 3.D.1), члену суперсемейства Mrp, транспортирующего Na + .

В результате окисления двух молекул НАДН до НАД+ три молекулы АТФ могут образовываться Комплексом V ( АТФ-синтаза ) ниже по дыхательной цепи.

Механизм

Общий механизм

Все окислительно-восстановительные реакции происходят в гидрофильном домене комплекса I. НАДН первоначально связывается с комплексом I и переносит два электрона на простетическую группу флавинмононуклеотида (FMN) фермента, создавая FMNH 2 . Акцептор электронов – изоаллоксазиновое кольцо – FMN идентичен таковому FAD . Затем электроны передаются через FMN через серию железо-серных (Fe-S) кластеров [10] и, наконец, к коферменту Q10 (убихинон). Этот поток электронов меняет окислительно-восстановительное состояние белка, вызывая конформационные изменения белка, которые изменяют значения p K ионизируемой боковой цепи и вызывают выкачивание четырех ионов водорода из митохондриального матрикса. [11] Убихинон (CoQ) принимает два электрона и восстанавливается до убихинола (CoQH 2 ). [1]

Механизм переноса электрона

Предлагаемый путь транспорта электронов перед восстановлением убихинона выглядит следующим образом: НАДН – ФМН – N3 – N1b – N4 – N5 – N6a – N6b – N2 – Q, где Nx представляет собой соглашение о маркировке для кластеров железа и серы. [10] Высокий восстановительный потенциал кластера N2 и относительная близость других кластеров в цепи обеспечивают эффективный перенос электронов на большие расстояния в белке (со скоростью переноса от НАДН к железо-серному кластеру N2 около 100 мкс). [12] [13]

Динамика равновесия Комплекса I в первую очередь определяется окислительно-восстановительным циклом хинона. В условиях высокой движущей силы протонов (и, соответственно, пула, концентрированного убихинолом), фермент работает в обратном направлении. Убихинол окисляется до убихинона, и образующиеся в результате высвобождения протоны уменьшают движущую силу протонов. [14]

Механизм транслокации протонов

В настоящее время предполагается, что взаимодействие транслокации протонов и транспорта электронов в Комплексе I является непрямым (конформационные изменения на большие расстояния), а не прямым (окислительно-восстановительные промежуточные соединения в водородных насосах, как в гемовых группах Комплексов III и IV ). [10] Архитектура гидрофобной области комплекса I показывает несколько переносчиков протонов, которые механически связаны между собой. Считается, что тремя центральными компонентами, которые способствуют этому долгосрочному конформационному изменению, являются рН-связанный железо-серный кластер N2, восстановление хинона и субъединицы трансмембранной спирали плеча мембраны. Трансдукция конформационных изменений для управления трансмембранными переносчиками, связанными «шатуном» во время восстановления убихинона, может составлять два или три из четырех протонов, перекачиваемых на каждый окисленный НАДН. Оставшийся протон должен быть перекачен путем прямого связывания в месте связывания убихинона. Предполагается, что механизмы прямой и косвенной связи объясняют накачку четырех протонов. [15]

Близость кластера N2 к близлежащему остатку цистеина приводит к конформационным изменениям при восстановлении близлежащих спиралей, что приводит к небольшим, но важным изменениям в общей конформации белка. [16] Дальнейшие исследования переноса электронов с помощью электронного парамагнитного резонанса показали, что большая часть энергии, которая высвобождается во время последующего восстановления CoQ, приходится на финальную стадию образования убихинола из семихинона , что свидетельствует о механизме «однократной» транслокации H + ( т.е. все четыре протона движутся через мембрану одновременно). [14] [17] Альтернативные теории предполагают «двухтактный механизм», при котором каждый этап восстановления ( семихинон и убихинол ) приводит к попаданию двух протонов в межмембранное пространство. [18] [19]

Образующийся убихинол , локализованный в мембранном домене, взаимодействует с отрицательно заряженными остатками в плече мембраны, стабилизируя конформационные изменения. [10] Антипортерный механизм (замена Na + /H + ) был предложен с использованием данных о консервативных остатках Asp в мембранном плече . [20] Присутствие остатков Lys, Glu и His позволяет осуществлять гейтирование протонов (протонирование с последующим событием депротонирования через мембрану), управляемое pK a остатков. [10]

Состав и структура

НАДН:убихиноноксидоредуктаза — самый крупный из дыхательных комплексов. У млекопитающих фермент содержит 44 отдельных водорастворимых белка периферической мембраны, которые прикреплены к составным частям мембраны. Особое функциональное значение имеют простетическая группа флавина (ФМН) и восемь железо-серных кластеров (FeS). Из 44 субъединиц семь кодируются митохондриальным геномом . [21] [22] [23]

Структура имеет форму буквы «L» с длинным мембранным доменом (около 60 трансмембранных спиралей) и гидрофильным (или периферическим) доменом, который включает все известные окислительно-восстановительные центры и сайт связывания НАДН. [24] Все тринадцать белков E. coli , которые содержат НАДН-дегидрогеназу I, кодируются опероном nuo и гомологичны субъединицам митохондриального комплекса I. Каждая антипортер-подобная субъединица NuoL/M/N содержит по 14 консервативных трансмембранных (ТМ) спиралей. Два из них прерывисты, но субъединица NuoL содержит амфипатическую α-спираль длиной 110 Å, охватывающую всю длину домена. Субъединица NuoL связана с антипортерами Na + /H + TC# 2.A.63.1.1 (PhaA и PhaD).

Три из консервативных мембраносвязанных субъединиц НАДН-дегидрогеназы связаны друг с другом и с натрий-протонными антипортерами Mrp. Структурный анализ двух прокариотических комплексов показал, что каждая из трех субъединиц содержит четырнадцать трансмембранных спиралей, которые перекрываются в структурном выравнивании: перемещение трех протонов может координироваться соединяющей их боковой спиралью. [25]

Комплекс I содержит карман для связывания убихинона на границе раздела субъединиц 49 кДа и PSST. Рядом с железо-серным кластером N2, предполагаемым непосредственным донором электронов для убихинона, высококонсервативный тирозин представляет собой критический элемент сайта восстановления хинона. Возможный путь хинонового обмена ведет от кластера N2 к N-концевому бета-листу субъединицы 49 кДа. [26] Все 45 субъединиц бычьего NDHI были секвенированы. [27] [28] Каждый комплекс содержит нековалентно связанный ФМН, кофермент Q и несколько железо-серных центров. Бактериальные NDH имеют 8-9 железо-серных центров.

В недавнем исследовании использовались спектры электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и двойного электрон-электронного резонанса (DEER) для определения пути переноса электронов через комплексы железо-сера, которые расположены в гидрофильном домене. Семь из этих кластеров образуют цепь от сайтов связывания флавина к хинону; восьмой кластер расположен по другую сторону от флавина, функция его неизвестна. Результаты ЭПР и ДЭЭР предполагают переменный или «американский» профиль потенциальной энергии для переноса электронов между активными центрами и вдоль кластеров железо-сера, который может оптимизировать скорость перемещения электронов и обеспечить эффективное преобразование энергии в комплексе I. [29]

Примечания:

Ингибиторы

Буллатацин ( ацетогенин, обнаруженный в плодах Asimina triloba ) является наиболее мощным известным ингибитором НАДН-дегидрогеназы (убихинон) ( IC 50 = 1,2 нМ, сильнее, чем ротенон). [35] Самый известный ингибитор комплекса I — ротенон (обычно используемый в качестве органического пестицида). Ротенон и ротеноиды представляют собой изофлавоноиды , встречающиеся в нескольких родах тропических растений, таких как Antonia ( Loganiaceae ), Derris и Lonchocarpus ( Faboideae , Fabaceae ). Сообщения о том, что коренные жители Французской Гвианы использовали ротенонсодержащие растения для ловли рыбы из-за ихтиотоксического эффекта, появились еще в 17 веке. [36] Ротенон связывается с сайтом связывания убихинона комплекса I, а также с пиерицидином А , другим мощным ингибитором с близким структурным гомологом убихинону.

Ацетогенины Annonaceae являются еще более мощными ингибиторами комплекса I. Они перекрестно сшиваются с субъединицей ND2, что позволяет предположить , что ND2 необходим для связывания хинонов. [37] Роллиниастатин-2, ацетогенин, является первым обнаруженным ингибитором комплекса I, который не имеет того же сайта связывания, что и ротенон. [38]

Несмотря на более чем 50-летние исследования комплекса I, ингибиторов, блокирующих поток электронов внутри фермента, обнаружено не было. Гидрофобные ингибиторы, такие как ротенон или пиерицидин, скорее всего, нарушают перенос электронов между концевым кластером N2 FeS и убихиноном. Было показано, что длительное системное ингибирование комплекса I ротеноном может вызывать селективную дегенерацию дофаминергических нейронов. [39]

Комплекс I также блокируется аденозиндифосфатрибозой – обратимым конкурентным ингибитором окисления НАДН – путем связывания с ферментом в месте связывания нуклеотидов. [40] И гидрофильные НАДН, и гидрофобные аналоги убихинона действуют в начале и в конце пути внутреннего транспорта электронов соответственно.

Было показано, что противодиабетический препарат метформин вызывает легкое и временное ингибирование комплекса I дыхательной цепи митохондрий, и это ингибирование, по-видимому, играет ключевую роль в механизме его действия. [41]

Ингибирование комплекса I связано с гепатотоксичностью, связанной с различными лекарственными средствами, например флутамидом и нефазодоном . [42] Кроме того, было показано, что ингибирование комплекса I запускает НАД + -независимый катаболизм глюкозы . [43]

Активный/неактивный переход

Каталитические свойства эукариотического комплекса I непросты. В любом препарате фермента существуют две каталитически и структурно различные формы: одна — полностью компетентная, так называемая «активная» А-форма, а другая — каталитически молчащая, спящая, «неактивная» D-форма. После воздействия на простаивающий фермент повышенных, но физиологических температур (>30°С) в отсутствие субстрата фермент переходит в D-форму. Эта форма каталитически некомпетентна, но может быть активирована за счет медленной реакции (k~4 мин -1 ) окисления НАДН с последующим восстановлением убихинона. После одного или нескольких оборотов фермент становится активным и может катализировать физиологическую реакцию НАДН:убихинон с гораздо более высокой скоростью (k ~ 10 4 мин -1 ). В присутствии двухвалентных катионов (Mg 2+ , Ca 2+ ) или при щелочном pH активация происходит значительно дольше.

Высокая энергия активации (270 кДж/моль) процесса дезактивации указывает на возникновение серьезных конформационных изменений в организации комплекса I. Однако до сих пор единственным конформационным различием, наблюдаемым между этими двумя формами, является количество подвергающихся воздействию цистеиновых остатков. на поверхности фермента. Обработка D-формы комплекса I сульфгидрильными реагентами N-этилмалеимидом или ДТНБ необратимо блокирует критические остатки цистеина, отменяя способность фермента реагировать на активацию и тем самым необратимо инактивируя его. А-форма комплекса I нечувствительна к сульфгидрильным реагентам. [44] [45]

Было обнаружено, что эти конформационные изменения могут иметь очень важное физиологическое значение. Неактивная, но не активная форма комплекса I поддавалась ингибированию нитрозотиолами и пероксинитритом . [46] Вероятно, переход от активной формы комплекса I к неактивной происходит при патологических состояниях, когда оборот фермента ограничен при физиологических температурах, например при гипоксии , ишемии [47] [48] или при тканевое соотношение оксид азота :кислород увеличивается (т.е. метаболическая гипоксия). [49]

Производство супероксида

Недавние исследования показывают, что комплекс I является мощным источником активных форм кислорода . [50] Комплекс I может производить супероксид (а также перекись водорода ) как минимум двумя разными путями. Во время прямого переноса электронов образуется лишь очень небольшое количество супероксида (вероятно, менее 0,1% от общего потока электронов). [50] [51] [52]

Во время обратного переноса электронов комплекс I может быть наиболее важным местом производства супероксида в митохондриях, при этом около 3-4% электронов направляются на образование супероксида. [53] Обратный перенос электронов, процесс, посредством которого электроны из восстановленного пула убихинола (поставляемого сукцинатдегидрогеназой , глицерин-3-фосфатдегидрогеназой , электронопереносящим флавопротеином или дигидрооротатдегидрогеназой в митохондриях млекопитающих) проходят через комплекс I, чтобы восстановить НАД + до НАДН, управляемый электрическим потенциалом внутренней митохондриальной мембраны. Хотя точно не известно, при каких патологических условиях обратный перенос электронов будет происходить in vivo, эксперименты in vitro показывают, что этот процесс может быть очень мощным источником супероксида, когда концентрации сукцината высоки, а концентрации оксалоацетата или малата низки. [54] Это может произойти во время тканевой ишемии, когда доставка кислорода блокируется. [55]

Супероксид — это активная форма кислорода, которая способствует клеточному окислительному стрессу и связана с нервно-мышечными заболеваниями и старением. [56] НАДН-дегидрогеназа производит супероксид путем переноса одного электрона от FMNH 2 (или полувосстановленного флавина) к кислороду (O 2 ). Оставшийся радикал-флавин нестабилен и переносит оставшийся электрон к железо-серным центрам. Именно соотношение НАДН и НАД + определяет скорость образования супероксида. [57] [58]

Патология

Мутации в субъединицах комплекса I могут вызывать митохондриальные заболевания , в том числе синдром Ли . Точечные мутации в различных субъединицах комплекса I, происходящих из митохондриальной ДНК ( мтДНК ), также могут приводить к наследственной оптической нейропатии Лебера . Имеются некоторые доказательства того, что дефекты комплекса I могут играть роль в этиологии болезни Паркинсона , возможно, из-за активных форм кислорода (комплекс Я могу, как и комплекс III , отдавать электроны кислороду, образуя высокотоксичный супероксид ).

Хотя точная этиология болезни Паркинсона неясна, вполне вероятно, что митохондриальная дисфункция, наряду с ингибированием протеасом и токсинами окружающей среды, может играть большую роль. Фактически было показано, что ингибирование комплекса I вызывает выработку пероксидов и снижение активности протеасом , что может привести к болезни Паркинсона. [59] Кроме того, Esteves et al. (2010) обнаружили, что клеточные линии с болезнью Паркинсона демонстрируют повышенную утечку протонов в комплексе I, что приводит к снижению максимальной дыхательной способности. [60]

Ишемия/реперфузионное повреждение головного мозга опосредовано нарушением комплекса I. [61] Недавно было обнаружено, что лишение кислорода приводит к условиям, при которых митохондриальный комплекс I теряет свой природный кофактор, флавинмононуклеотид (FMN) и становится неактивным. [62] [63] В присутствии кислорода фермент катализирует физиологическую реакцию окисления НАДН убихиноном, доставляя электроны вниз по дыхательной цепи (комплексы III и IV). Ишемия приводит к резкому повышению уровня сукцината . В присутствии сукцината митохондрии катализируют обратный перенос электронов , так что часть электронов сукцината направляется вверх по ходу к FMN комплекса I. Обратный перенос электронов приводит к уменьшению FMN комплекса I, [53] увеличению образования АФК с последующей потерей восстановленного кофактора (FMNH 2 ) и нарушения производства энергии митохондриями. Утрату FMN в результате повреждения комплекса I и I/R можно облегчить введением предшественника FMN, рибофлавина. [63]

Недавние исследования изучили другие роли активности комплекса I в мозге. Андреацца и др. (2010) обнаружили, что уровень активности комплекса I значительно снижается у пациентов с биполярным расстройством, но не у пациентов с депрессией или шизофренией. Они обнаружили, что у пациентов с биполярным расстройством наблюдается повышенное окисление и нитрование белков в префронтальной коре. Эти результаты позволяют предположить, что будущие исследования должны быть нацелены на комплекс I для потенциальных терапевтических исследований биполярного расстройства. [64] Аналогичным образом, Moran et al. (2010) обнаружили, что у пациентов с тяжелым дефицитом комплекса I наблюдается снижение скорости потребления кислорода и замедление темпов роста. Однако они обнаружили, что мутации в разных генах комплекса I приводят к разным фенотипам, тем самым объясняя вариации патофизиологических проявлений дефицита комплекса I. [65]

Воздействие пестицидов также может ингибировать комплекс I и вызывать симптомы заболевания. Например, было показано, что хроническое воздействие низких концентраций дихлофоса, фосфорорганического соединения, используемого в качестве пестицида, вызывает дисфункцию печени. Это происходит потому, что дихлофос изменяет уровни активности комплексов I и II, что приводит к снижению активности переноса электронов в митохондриях и снижению синтеза АТФ. [66]

В хлоропластах

Комплекс НАДН-дегидрогеназы, перекачивающий протоны и использующий убихинон, гомологичный комплексу I, обнаружен в геномах хлоропластов большинства наземных растений под названием ndh . Этот комплекс унаследован от первоначального симбиоза цианобактерий, но утрачен у большинства эукариотических водорослей, некоторых голосеменных ( Pinus и гнетофитов ) и некоторых очень молодых линий покрытосеменных . Назначение этого комплекса изначально загадочно, поскольку хлоропласты не участвуют в дыхании, но теперь известно, что ndh служит для поддержания фотосинтеза в стрессовых ситуациях. Это делает его, по крайней мере, частично необязательным в благоприятных условиях. Очевидно, что линии покрытосеменных без ndh не живут долго с раннего возраста, но неизвестно, как голосеменные так долго выживают на суше без ndh . [67]

Гены

Ниже приводится список генов человека, кодирующих компоненты комплекса I:

Рекомендации

  1. ^ аб Берг Дж., Тимочко Дж., Страйер Л. (2006). Биохимия (6-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman & Company. стр. 509–513.
  2. ^ Брандт У (2006). «Энергопреобразование НАДН:хиноноксидоредуктаза (комплекс I)». Ежегодный обзор биохимии . 75 : 69–92. doi : 10.1146/annurev.biochem.75.103004.142539. ПМИД  16756485.
  3. ^ Викстрём М (апрель 1984 г.). «Два протона выкачиваются из митохондриального матрикса на каждый электрон, передаваемый между НАДН и убихиноном». Письма ФЭБС . 169 (2): 300–4. дои : 10.1016/0014-5793(84)80338-5 . ПМИД  6325245.
  4. ^ Галкин А, Дрёзе С, Брандт У (декабрь 2006 г.). «Стехиометрия протонной накачки очищенного митохондриального комплекса, который я восстановил в протеолипосомы». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1757 (12): 1575–81. дои : 10.1016/j.bbabio.2006.10.001 . ПМИД  17094937.
  5. ^ Галкин А.С., Гривенникова В.Г., Виноградов А.Д. (май 1999 г.). «--> H+/2e-стехиометрия в реакциях НАДН-хинонредуктазы, катализируемых субмитохондриальными частицами бычьего сердца». Письма ФЭБС . 451 (2): 157–61. дои : 10.1016/s0014-5793(99)00575-x . PMID  10371157. S2CID  2337382.
  6. ^ аб Батиста А.П., Перейра М.М. (март 2011 г.). «Влияние натрия на трансдукцию энергии комплексами I из Escherichia coli и Paracoccus denitrificans». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1807 (3): 286–92. дои : 10.1016/j.bbabio.2010.12.008 . ПМИД  21172303.
  7. ^ Гривенникова В.Г., Котляр А.Б., Карлинер Дж.С., Чеккини Г., Виноградов А.Д. (сентябрь 2007 г.). «Редокс-зависимое изменение сродства нуклеотидов к активному центру комплекса I млекопитающих». Биохимия . 46 (38): 10971–8. дои : 10.1021/bi7009822. ПМК 2258335 . ПМИД  17760425. 
  8. ^ Чомова М., Ракай П. (март 2010 г.). «Митохондриальный комплекс I в сети известных и неизвестных фактов». Общая физиология и биофизика . 29 (1): 3–11. дои : 10.4149/gpb_2010_01_3 . ПМИД  20371875.
  9. ^ Петрусса Э, Бертолини А, Касоло В, Крайнакова Дж, Макри Ф, Вианелло А (декабрь 2009 г.). «Митохондриальная биоэнергетика связана с проявлением запрограммированной гибели клеток во время соматического эмбриогенеза Abies alba». Планта . 231 (1): 93–107. дои : 10.1007/s00425-009-1028-x. PMID  19834734. S2CID  25828432.
  10. ^ abcde Сазанов Л.А. (июнь 2015). «Гигантский молекулярный протонный насос: структура и механизм дыхательного комплекса I». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 16 (6): 375–88. дои : 10.1038/nrm3997. PMID  25991374. S2CID  31633494.
  11. ^ Voet DJ, Voet GJ, Пратт CW (2008). «Глава 18, Синтез митохондриального АТФ». Принципы биохимии, 3-е издание . Уайли. п. 608. ИСБН 978-0-470-23396-2.
  12. ^ Ониши Т. (май 1998 г.). «Железо-серные кластеры/семихиноны в комплексе I». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1364 (2): 186–206. дои : 10.1016/s0005-2728(98)00027-9 . ПМИД  9593887.
  13. ^ Бриджес HR, Билл Э, Херст Дж (январь 2012 г.). «Мессбауэровская спектроскопия дыхательного комплекса I: кластерный ансамбль железо-сера в НАДН-восстановленном ферменте частично окислен». Биохимия . 51 (1): 149–58. дои : 10.1021/bi201644x. ПМК 3254188 . ПМИД  22122402. 
  14. ^ аб Ефремов Р.Г., Сазанов Л.А. (октябрь 2012 г.). «Механизм сопряжения дыхательного комплекса I - структурная и эволюционная перспектива». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1817 (10): 1785–95. дои : 10.1016/j.bbabio.2012.02.015 . ПМИД  22386882.
  15. ^ Треберг-младший, Куинлан CL, Брэнд, доктор медицинских наук (август 2011 г.). «Доказательства наличия двух мест производства супероксида митохондриальной НАДН-убихинон оксидоредуктазой (комплекс I)». Журнал биологической химии . 286 (31): 27103–10. дои : 10.1074/jbc.M111.252502 . ПМК 3149303 . ПМИД  21659507. 
  16. ^ Беррисфорд Дж. М., Сазанов Л. А. (октябрь 2009 г.). «Структурные основы механизма дыхательного комплекса I». Журнал биологической химии . 284 (43): 29773–83. дои : 10.1074/jbc.m109.032144 . ПМЦ 2785608 . ПМИД  19635800. 
  17. ^ Баранова Е.А., Морган Д.Д., Сазанов Л.А. (август 2007 г.). «Анализ одиночных частиц подтверждает дистальное расположение субъединиц NuoL и NuoM в комплексе I Escherichia coli». Журнал структурной биологии . 159 (2): 238–42. дои : 10.1016/j.jsb.2007.01.009. ПМИД  17360196.
  18. ^ Брандт Ю (октябрь 2011 г.). «Механизм стабилизации-изменения с двумя состояниями для комплекса протонной накачки I». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1807 (10): 1364–9. дои : 10.1016/j.bbabio.2011.04.006 . ПМИД  21565159.
  19. ^ Цикерманн В., Вирт С., Насири Х., Зигмунд К., Швальбе Х., Хант С., Брандт У. (январь 2015 г.). «Структурная биология. Механистическое понимание кристаллической структуры митохондриального комплекса I» (PDF) . Наука . 347 (6217): 44–9. дои : 10.1126/science.1259859. PMID  25554780. S2CID  23582849.
  20. ^ Хант С, Скрепанти Э, Вентури М, Римон А, Падан Э, Мишель Х (июнь 2005 г.). «Структура антипортера Na +/H + и понимание механизма действия и регуляции pH». Природа . 435 (7046): 1197–202. Бибкод : 2005Natur.435.1197H. дои : 10.1038/nature03692. PMID  15988517. S2CID  4372674.
  21. ^ Voet JG, Voet D (2004). Биохимия (3-е изд.). Нью-Йорк: Дж. Уайли и сыновья. стр. 813–826. ISBN 0-471-19350-Х.
  22. ^ Кэрролл Дж., Фернли И.М., Скехел Дж.М., Шеннон Р.Дж., Херст Дж., Уокер Дж.Э. (октябрь 2006 г.). «Бычий комплекс I представляет собой комплекс из 45 различных субъединиц». Журнал биологической химии . 281 (43): 32724–7. дои : 10.1074/jbc.M607135200 . ПМИД  16950771.
  23. ^ Бальса Э., Марко Р., Пералес-Клементе Э., Шкларчик Р., Кальво Э., Ландасури М.О., Энрикес Х.А. (сентябрь 2012 г.). «NDUFA4 представляет собой субъединицу комплекса IV цепи переноса электронов млекопитающих». Клеточный метаболизм . 16 (3): 378–86. дои : 10.1016/j.cmet.2012.07.015 . ПМИД  22902835.
  24. ^ Сазанов Л.А. , Хинчлифф П. (март 2006 г.). «Структура гидрофильного домена дыхательного комплекса I Thermus thermophilus». Наука . 311 (5766): 1430–6. Бибкод : 2006Sci...311.1430S. дои : 10.1126/science.1123809 . PMID  16469879. S2CID  1892332.
  25. ^ Ефремов Р.Г., Барадаран Р., Сазанов Л.А. (май 2010 г.). «Архитектура дыхательного комплекса I». Природа . 465 (7297): 441–5. Бибкод : 2010Natur.465..441E. дои : 10.1038/nature09066. PMID  20505720. S2CID  4372778.
  26. ^ Точилеску М.А., Цикерманн В., Цвикер К., Брандт У. (декабрь 2010 г.). «Связывание и восстановление хинонов дыхательным комплексом I». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1797 (12): 1883–90. дои : 10.1016/j.bbabio.2010.05.009 . ПМИД  20493164.
  27. ^ Кардол П., Ванробейс Ф., Девриз Б., Ван Беумен Дж., Матань Р.Ф., Ремакл С. (октябрь 2004 г.). «Высший растительный субъединичный состав митохондриального комплекса I Chlamydomonas Reinhardtii: 31 консервативный компонент среди эукариот». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1658 (3): 212–24. дои : 10.1016/j.bbabio.2004.06.001 . ПМИД  15450959.
  28. ^ Габальдон Т., Рейни Д., Хуйнен М.А. (май 2005 г.). «Отслеживание эволюции большого белкового комплекса у эукариот НАДН:убихиноноксидоредуктаза (Комплекс I)». Журнал молекулярной биологии . 348 (4): 857–70. дои : 10.1016/j.jmb.2005.02.067. ПМИД  15843018.
  29. ^ Росслер М.М., Кинг М.С., Робинсон А.Дж., Армстронг Ф.А., Хармер Дж., Херст Дж. (февраль 2010 г.). «Прямое отнесение спектров ЭПР к структурно определенным железо-серным кластерам в комплексе I методом двойного электрон-электронного резонанса». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (5): 1930–5. Бибкод : 2010PNAS..107.1930R. дои : 10.1073/pnas.0908050107 . ПМК 2808219 . ПМИД  20133838. 
  30. ^ Кардол П. (ноябрь 2011 г.). «Митохондриальный НАДН:убихиноноксидоредуктаза (комплекс I) у эукариот: высококонсервативный состав субъединиц, выявленный при анализе баз данных белков». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1807 (11): 1390–7. дои : 10.1016/j.bbabio.2011.06.015 . ПМИД  21749854.
  31. ^ Огилви I, Кеннауэй Н.Г., Шубридж Э.А. (октябрь 2005 г.). «Молекулярный шаперон для сборки митохондриального комплекса I мутирует при прогрессирующей энцефалопатии». Журнал клинических исследований . 115 (10): 2784–92. дои : 10.1172/JCI26020. ПМК 1236688 . ПМИД  16200211. 
  32. ^ Даннинг CJ, Маккензи М, Сугиана С, Лазару М, Силке Дж, Коннелли А, Флетчер Дж. М., Кирби Д. М., Торберн Д. Р., Райан М. Т. (июль 2007 г.). «Человеческий CIA30 участвует в ранней сборке митохондриального комплекса I, а мутации в его гене вызывают заболевания». Журнал ЭМБО . 26 (13): 3227–37. дои : 10.1038/sj.emboj.7601748. ПМК 1914096 . ПМИД  17557076. 
  33. ^ Саада А., Фогель Р.О., Хофс С.Дж., ван ден Бранд М.А., Весселс Х.Дж., Виллемс П.Х., Венселаар Х., Шааг А., Баргути Ф., Рейш О., Шохат М., Хуйнен М.А., Смейтинк Дж.А., ван ден Хеувел Л.П., Нейтманс Л.Г. ( июнь 2009 г.). «Мутации в NDUFAF3 (C3ORF60), кодирующем белок сборки комплекса I, взаимодействующий с NDUFAF4 (C6ORF66), вызывают фатальные неонатальные митохондриальные заболевания». Американский журнал генетики человека . 84 (6): 718–27. дои : 10.1016/j.ajhg.2009.04.020. ПМК 2694978 . ПМИД  19463981. 
  34. ^ аб Бальса, Эдуардо; Марко, Рикардо; Пералес-Клементе, Эстер; Шклярчик, Радек; Кальво, Энрике; Ландазури, Мануэль О.; Энрикес, Хосе Антонио (5 сентября 2012 г.). «NDUFA4 представляет собой субъединицу комплекса IV цепи переноса электронов млекопитающих». Клеточный метаболизм . 16 (3): 378–386. дои : 10.1016/j.cmet.2012.07.015 . ISSN  1932-7420. ПМИД  22902835.
  35. ^ Миёси Х., Осима М., Симада Х., Акаги Т., Ивамура Х., Маклафлин Дж.Л. (июль 1998 г.). «Основные структурные факторы аннонических ацетогенинов как мощных ингибиторов митохондриального комплекса I». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1365 (3): 443–52. дои : 10.1016/s0005-2728(98)00097-8 . ПМИД  9711297.
  36. ^ Моретти С., Гренан П. (сентябрь 1982 г.). «[Нивре, или ихтиотоксичные растения Французской Гвианы]». Журнал этнофармакологии (на французском языке). 6 (2): 139–60. дои : 10.1016/0378-8741(82)90002-2. ПМИД  7132401.
  37. ^ Накамару-Огисо Э, Хан Х, Мацуно-Яги А, Кейнан Э, Синха СК, Яги Т, Ониши Т (март 2010 г.). «Субъединица ND2 помечена фотоаффинным аналогом асимицина, мощного ингибитора комплекса I». Письма ФЭБС . 584 (5): 883–8. doi :10.1016/j.febslet.2010.01.004. ПМЦ 2836797 . ПМИД  20074573. 
  38. ^ Дельи Эспости М, Гелли А, Ратта М, Кортес Д, Эсторнелл Э (июль 1994 г.). «Природные вещества (ацетогенины) семейства Annonaceae являются мощными ингибиторами митохондриальной НАДН-дегидрогеназы (Комплекс I)». Биохимический журнал . 301 (Часть 1) (Часть 1): 161–7. дои : 10.1042/bj3010161. ПМК 1137156 . ПМИД  8037664. 
  39. ^ Ватабе М., Накаки Т. (октябрь 2008 г.). «Ингибитор митохондриального комплекса I ротенон ингибирует и перераспределяет везикулярный переносчик моноаминов 2 посредством нитрования в дофаминергических клетках человека SH-SY5Y». Молекулярная фармакология . 74 (4): 933–40. дои : 10.1124/моль.108.048546. PMID  18599602. S2CID  1844073.
  40. ^ Жарова Т.В., Виноградов А.Д. (июль 1997 г.). «Конкурентное ингибирование митохондриальной НАДН-убихинон оксидоредуктазы (комплекс I) АДФ-рибозой». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1320 (3): 256–64. дои : 10.1016/S0005-2728(97)00029-7 . ПМИД  9230920.
  41. ^ Виолле Б., Гигас Б., Санс Гарсия Н., Леклерк Дж., Форец М., Андреелли Ф. (март 2012 г.). «Клеточные и молекулярные механизмы действия метформина: обзор». Клиническая наука . 122 (6): 253–70. дои : 10.1042/CS20110386. ПМК 3398862 . ПМИД  22117616. 
  42. ^ Наданачива С., Уилл Ю (2011). «Новые данные о митохондриальной токсичности, вызванной лекарствами». Текущий фармацевтический дизайн . 17 (20): 2100–12. дои : 10.2174/138161211796904795. ПМИД  21718246.
  43. ^ Абросимов, Роман; Баекен, Мариус В.; Хауф, Сэмюэл; Виттиг, Илька; Хаджиева, Парвана; Перроне, Кармен Э.; Моосманн, Бернд (25 января 2024 г.). «Ингибирование митохондриального комплекса I запускает НАД+-независимое окисление глюкозы посредством последовательного образования НАДФН, «бесполезного» цикла жирных кислот и окисления ФАДН2». Геронаука . дои : 10.1007/s11357-023-01059-y . ISSN  2509-2723.
  44. ^ Бабот М., Берч А., Лабарбута П., Галкин А. (июль 2014 г.). «Характеристика активного/деактивного перехода митохондриального комплекса I». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1837 (7): 1083–92. дои : 10.1016/j.bbabio.2014.02.018. ПМК 4331042 . ПМИД  24569053. 
  45. ^ Дрёзе С, Степанова А, Галкин А (июль 2016 г.). «Ишемический A/D-переход митохондриального комплекса I и его роль в генерации АФК». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1857 (7): 946–57. дои : 10.1016/j.bbabio.2015.12.013. ПМЦ 4893024 . ПМИД  26777588. 
  46. ^ Галкин А, Монкада С (декабрь 2007 г.). «S-нитрозирование митохондриального комплекса I зависит от его структурной конформации». Журнал биологической химии . 282 (52): 37448–53. дои : 10.1074/jbc.M707543200 . ПМИД  17956863.
  47. ^ Ким М, Степанова А, Ниацецкая З, Сосунов С, Арндт С, Мерфи М.П. и др. (август 2018 г.). «Ослабление окислительного повреждения путем воздействия на митохондриальный комплекс I при неонатальном гипоксически-ишемическом повреждении головного мозга». Свободно-радикальная биология и медицина . 124 : 517–524. doi :10.1016/j.freeradbiomed.2018.06.040. ПМК 6389362 . ПМИД  30037775. 
  48. ^ Степанова А, Конрад С, Герреро-Кастильо С, Манфреди Г, Ваннуччи С, Арнольд С, Галкин А (сентябрь 2019 г.). «Дезактивация митохондриального комплекса I после гипоксии-ишемии в незрелом мозге». Журнал церебрального кровотока и метаболизма . 39 (9): 1790–1802. дои : 10.1177/0271678X18770331. ПМК 6727140 . ПМИД  29629602. 
  49. ^ Монкада С., Ерусалимский Дж. Д. (март 2002 г.). «Модулирует ли оксид азота выработку энергии и апоптоз митохондрий?». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 3 (3): 214–20. дои : 10.1038/nrm762. PMID  11994742. S2CID  29513174.
  50. ^ член парламента Аб Мерфи (январь 2009 г.). «Как митохондрии производят активные формы кислорода». Биохимический журнал . 417 (1): 1–13. дои : 10.1042/BJ20081386. ПМК 2605959 . ПМИД  19061483. 
  51. ^ Хансфорд Р.Г., Хог BA, Милдазин V (февраль 1997 г.). «Зависимость образования H2O2 митохондриями сердца крысы от наличия субстрата и возраста донора». Журнал биоэнергетики и биомембран . 29 (1): 89–95. дои : 10.1023/А: 1022420007908. PMID  9067806. S2CID  7501110.
  52. ^ Степанова А, Конрад С, Манфреди Г, Спрингетт Р, Тен В, Галкин А (март 2019 г.). «Зависимость производства активных форм кислорода митохондриями мозга от уровня кислорода является линейной, за исключением случаев, когда оно ингибируется антимицином А». Журнал нейрохимии . 148 (6): 731–745. дои : 10.1111/jnc.14654. ПМК 7086484 . ПМИД  30582748. 
  53. ^ аб Степанова А, Каль А, Конрад С, Тен В, Старков А.С., Галкин А (декабрь 2017 г.). «Обратный перенос электронов приводит к потере флавина из митохондриального комплекса I: потенциальный механизм ишемического реперфузионного повреждения головного мозга». Журнал церебрального кровотока и метаболизма . 37 (12): 3649–3658. дои : 10.1177/0271678X17730242. ПМЦ 5718331 . ПМИД  28914132. 
  54. ^ Мюллер Ф.Л., Лю Ю., Абдул-Гани М.А., Люстгартен М.С., Бхаттачарья А., Джанг Ю.К., Ван Реммен Х. (январь 2008 г.). «Высокие темпы продукции супероксида в митохондриях скелетных мышц, дышащих как на комплексных I-, так и на комплексных II-связанных субстратах». Биохимический журнал . 409 (2): 491–9. дои : 10.1042/BJ20071162. ПМИД  17916065.
  55. ^ Сахни П.В., Чжан Дж., Сосунов С., Галкин А., Ниацецкая З., Старков А. и др. (февраль 2018 г.). «Метаболиты цикла Кребса и преимущественное окисление сукцината после неонатального гипоксически-ишемического повреждения головного мозга у мышей». Педиатрические исследования . 83 (2): 491–497. дои :10.1038/пр.2017.277. ПМК 5866163 . ПМИД  29211056. 
  56. ^ Эстерхази Д., Кинг М.С., Яковлев Г., Херст Дж. (март 2008 г.). «Продуцирование активных форм кислорода комплексом I (НАДН:убихиноноксидоредуктаза) из Escherichia coli и сравнение с ферментом из митохондрий». Биохимия . 47 (12): 3964–71. дои : 10.1021/bi702243b . ПМИД  18307315.
  57. ^ Куссмаул Л., Херст Дж. (май 2006 г.). «Механизм производства супероксида НАДН:убихиноноксидоредуктазой (комплекс I) из митохондрий бычьего сердца». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (20): 7607–12. Бибкод : 2006PNAS..103.7607K. дои : 10.1073/pnas.0510977103 . ПМЦ 1472492 . ПМИД  16682634. 
  58. ^ Галкин А, Брандт У (август 2005 г.). «Образование супероксидного радикала чистым комплексом I (НАДН:убихиноноксидоредуктаза) из Yarrowia lipolytica». Журнал биологической химии . 280 (34): 30129–35. дои : 10.1074/jbc.M504709200 . ПМИД  15985426.
  59. ^ Чжоу А.П., Ли С., Фицморис А.Г., Бронштейн Дж.М. (август 2010 г.). «Механизмы ингибирования протеасом, индуцированного ротеноном». Нейротоксикология . 31 (4): 367–72. дои : 10.1016/j.neuro.2010.04.006. ПМЦ 2885979 . ПМИД  20417232. 
  60. ^ Эстевес А.Р., Лу Дж., Родова М., Оньянго И., Лези Э., Дубинский Р., Лайонс К.Е., Пава Р., Бернс Дж.М., Кардосо С.М., Свердлов Р.Х. (май 2010 г.). «Митохондриальное дыхание и связанные с дыханием белки в клеточных линиях, созданных в результате митохондриального переноса Паркинсона». Журнал нейрохимии . 113 (3): 674–82. дои : 10.1111/j.1471-4159.2010.06631.x . ПМИД  20132468.
  61. ↑ Галкин А (ноябрь 2019 г.). «Ишемия/реперфузия головного мозга и повреждение митохондриального комплекса I». Биохимия. Биохимия . 84 (11): 1411–1423. дои : 10.1134/S0006297919110154. PMID  31760927. S2CID  207990089.
  62. ^ Каль А., Степанова А., Конрад С., Андерсон С., Манфреди Г., Чжоу П. и др. (май 2018 г.). «Критическая роль флавина и глутатиона в комплексной I-опосредованной биоэнергетической недостаточности при ишемии/реперфузионном повреждении головного мозга». Гладить . 49 (5): 1223–1231. дои : 10.1161/СТРОКЕАХА.117.019687. ПМЦ 5916474 . ПМИД  29643256. 
  63. ^ ab Степанова А, Сосунов С, Ниацецкая З, Конрад С, Старков АА, Манфреди Г и др. (сентябрь 2019 г.). «Редокс-зависимая потеря флавина митохондриальным комплексом I при ишемии/реперфузионном повреждении головного мозга». Антиоксиданты и окислительно-восстановительная сигнализация . 31 (9): 608–622. дои : 10.1089/ars.2018.7693. ПМК 6657304 . ПМИД  31037949. 
  64. ^ Андреацца AC, Шао Л., Ван Дж. Ф., Янг Л.Т. (апрель 2010 г.). «Активность митохондриального комплекса I и окислительное повреждение митохондриальных белков в префронтальной коре пациентов с биполярным расстройством». Архив общей психиатрии . 67 (4): 360–8. doi : 10.1001/archgenpsychiatry.2010.22 . ПМИД  20368511.
  65. ^ Моран М., Ривера Х., Санчес-Араго М., Бласкес А., Меринеро Б., Угальде С., Аренас Х., Куэсва Х.М., Мартин М.А. (май 2010 г.). «Взаимодействие митохондриальной биоэнергетики и динамики в сложных фибробластах с дефицитом I». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Молекулярные основы болезней . 1802 (5): 443–53. дои : 10.1016/j.bbadis.2010.02.001 . ПМИД  20153825.
  66. ^ Бинукумар Б.К., Бал А., Кандималла Р., Сункария А., Гилл К.Д. (апрель 2010 г.). «Нарушение митохондриального энергетического обмена и дисфункция печени после хронического воздействия дихлофоса». Токсикология . 270 (2–3): 77–84. дои : 10.1016/j.tox.2010.01.017. ПМИД  20132858.
  67. ↑ Сабатер, Б. (19 ноября 2021 г.). «На грани ненужности, гены хлоропластов». Международный журнал молекулярных наук . 22 (22): 12505. doi : 10.3390/ijms222212505 . ПМЦ 8621559 . ПМИД  34830386. 

Внешние ссылки

На момент редактирования в этой статье используется контент из «3.D.1 Семейство H+ или Na+-транслокирующих НАДН-дегидрогеназ (NDH)» , которое лицензируется таким образом, что разрешается повторное использование в соответствии с непортированной лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 . но не под GFDL . Все соответствующие условия должны быть соблюдены.